TOKIO, 20 de febrero de 2024 – (JCN Newswire) – Fujitsu anunció hoy una colaboración con QuTech (1) para el desarrollo de los primeros circuitos electrónicos criogénicos del mundo para controlar bits cuánticos basados ​​en diamantes. Al permitir el funcionamiento conveniente tanto de los qubits como de la electrónica de control en un refrigerador criogénico compacto, la nueva técnica aborda el "cuello de botella del cableado" en los qubits de refrigeración manteniendo al mismo tiempo un rendimiento de alta calidad, lo que marca un hito importante hacia la realización de computadoras cuánticas a mayor escala.

QuTech presentará los resultados del proyecto de investigación conjunto con Fujitsu en la “International Conference on Solid State Device Circuits ISSCC 2024 (IEEE International Solid-State Circuits Conference 2024)”, una de las mayores conferencias sobre tecnología de semiconductores que se celebrará en San Francisco. , EE. UU., del 18 de febrero de 2024 al jueves 22 de febrero.

Antecedentes

Los qubits utilizan efectos cuánticos extremadamente frágiles que se ven perturbados por diversas influencias, incluida la menor cantidad de calor. El calor que se filtra en las computadoras cuánticas destruiría inmediatamente la información que contiene un qubit, haciendo que cualquier computadora cuántica sea poco confiable e inutilizable. Para garantizar un funcionamiento preciso, los qubits deben enfriarse a las temperaturas más frías posibles, cercanas al cero absoluto kelvin (-273°C).

El funcionamiento preciso de los circuitos electrónicos que controlan el qubit representa un desafío continuo, y los métodos convencionales para mantener los qubits lo suficientemente fríos requieren un pequeño refrigerador criogénico, donde los qubits están conectados con cables a los componentes electrónicos fuera del refrigerador. Sin embargo, los cables entre los qubits fríos y el La electrónica a temperatura ambiente tiene un impacto significativo en la confiabilidad, la fabricación y el tamaño de las computadoras cuánticas.

Para abordar esto, Fujitsu, en colaboración con investigadores e ingenieros de QuTech (una colaboración entre TU Delft y TNO), desarrolló una nueva técnica aprovechando la experiencia de QuTech en tecnología de circuitos integrados de semiconductores criogénicos (circuito crio-CMOS) y qubit de espín de diamante, que es más resistente a las perturbaciones térmicas, para impulsar con éxito un qubit de giro de diamante utilizando un circuito crio-CMOS instalado en un refrigerador criogénico. La nueva tecnología permite la instalación de un circuito crio-CMOS a la misma temperatura que un qubit de espín de diamante (4 Kelvin), lo que puede simplificar el cableado y conducir a la construcción de computadoras cuánticas integradas a gran escala y de alto rendimiento.

Tecnología recientemente desarrollada para enfriar dispositivos electrónicos

Fujitsu, en colaboración con QuTech, desarrolló una nueva tecnología que enfría toda la computadora cuántica en lugar de solo los qubits. Aprovechando la tecnología de circuitos crio-CMOS, Fujitsu, junto con QuTech, diseñó un circuito de aplicación de campo magnético y un circuito de conducción de microondas necesarios para impulsar un qubit de espín de diamante a 4 Kelvin. Al activar este circuito de aplicación de campo magnético y el circuito de activación de microondas en el mismo refrigerador criogénico que el qubit, Fujitsu y QuTech generaron con éxito un campo magnético y microondas lo suficientemente fuertes como para impulsar el qubit de giro de diamante.

La nueva tecnología simplifica el cableado y algún día podría contribuir a la realización de computadoras cuánticas integradas a gran escala y de alto rendimiento.

Fabio Sebastiano, investigador principal de QuTech, explica: “Al diseñar sistemas eléctricos, siempre hay un equilibrio entre rendimiento y potencia: el aumento de uno significa una disminución del otro. Nuestro desafío es obtener un alto rendimiento sin limitar el consumo de energía”. Masoud Babaie, investigador principal de QuTech, añade: “Esto es crucial ya que demasiada energía podría sobrecalentar el refrigerador criogénico utilizado para mantener el sistema a baja temperatura. Utilizamos controladores electrónicos criogénicos específicos (controladores crio-CMOS) para aliviar el cuello de botella de interconexión: ahora necesitamos menos cables para ingresar al refrigerador criogénico, lo que mejora enormemente la escalabilidad de toda la computadora cuántica”.

El Dr. Shintaro Sato, miembro, vicepresidente senior y jefe del Laboratorio Cuántico de Fujitsu Research, Fujitsu Limited, explica: “El cableado entre los circuitos de control y los qubits es un problema común en el proceso de ampliación de las computadoras cuánticas. Los resultados de nuestra investigación conjunta resaltan el potencial de la tecnología crio-CMOS para que los qubits de espín de diamante superen este cuello de botella. Anticipamos que la nueva tecnología nos permitirá lograr la alta escalabilidad esperada en las computadoras cuánticas que utilizan qubits de espín de diamante”.

Proyectos futuros

La tecnología recientemente desarrollada, que permite crear circuitos electrónicos criogénicos para controlar bits cuánticos basados ​​en diamantes, significa un paso significativo hacia la realización de computadoras cuánticas a gran escala. En el futuro, Fujitsu y QuTech mejorarán aún más la tecnología recientemente desarrollada, incluida la expansión de la operación de 1 qubit a operaciones de 2 qubit, la implementación de la funcionalidad de lectura de qubit y la ampliación a procesadores cuánticos más grandes.

[ 1 ]QuTech:QuTech es un instituto de investigación impulsado por una misión de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft) y la Organización Holandesa para la Investigación Científica Aplicada (TNO). Juntos, trabajan en una tecnología radicalmente nueva con potencial para cambiar el mundo. Su misión: desarrollar prototipos escalables de una computadora cuántica y de una Internet cuántica intrínsecamente segura, basados ​​en las leyes fundamentales de la mecánica cuántica.

Sobre Fujitsu

El propósito de Fujitsu es hacer que el mundo sea más sostenible generando confianza en la sociedad a través de la innovación. Como socio de transformación digital elegido por clientes en más de 100 países, nuestros 124,000 6702 empleados trabajan para resolver algunos de los mayores desafíos que enfrenta la humanidad. Nuestra gama de servicios y soluciones se basa en cinco tecnologías clave: Computación, Redes, IA, Datos y Seguridad, y Tecnologías Convergentes, que reunimos para brindar una transformación sostenible. Fujitsu Limited (TSE:3.7) reportó ingresos consolidados de 28 billones de yenes (31 mil millones de dólares estadounidenses) para el año fiscal que finalizó el 2023 de marzo de XNUMX y sigue siendo la principal empresa de servicios digitales en Japón por participación de mercado. Saber más: www.fujitsu.com.

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