Alman bir girişim, geleneksel lazer tabanlı kontrolü mikrodalga radyasyonuyla değiştirerek enerji kullanımını ve sistem karmaşıklığını önemli ölçüde azaltan yeni bir kuantum bilişim yaklaşımını tanıttı.
Siegen Üniversitesi’nden doğan (spin-off) bir şirket olan EleQtron, Spectrum Instrumentation’ın Doğrudan Dijital Sentez (DDS) teknolojisini kuantum sistemlerine entegre ederek, lazerler yerine mikrodalgalar aracılığıyla kapana kısılmış iyon kübitlerinin (qubit) hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağladı.
Şirketin patentli MAGIC (Manyetik Gradyan Kaynaklı Kuplaj) kuantum işlemcileri, bu yaklaşımı kullanarak kuantum operasyonlarını, geleneksel lazer tabanlı sistemlere göre çok daha az soğutma ve güç tüketimi ile gerçekleştiriyor.
Spectrum’un Keyfi Dalga Formu Üreteçleri (AWG) tarafından üretilen mikrodalgaların kullanılması, donanım mimarisinde önemli bir basitleştirmeyi işaret ediyor. Spectrum’un M4i.66xx serisi AWG kartlarının her biri, DDS teknolojisini kullanarak kanal başına 20 adede kadar bağımsız sinüs dalgası taşıyıcısı üretebiliyor. Bu, 6.4 nanosaniyelik zamanlama çözünürlüğü ile kübitlerin genlik, faz ve frekans üzerinde hassas bir şekilde manipüle edilmesini sağlıyor.
EleQtron’un MAGIC gibi kuantum işlemcileri, iyon tabanlı kuantum bilişimde standart bir teknik olan bir Paul tuzağında hapsedilmiş iterbiyum iyonları (171Yb+) kullanıyor. Diğer sistemler bireysel iyonları hedeflemek için yüksek hassasiyetli lazerlere güvenirken, eleQtron’un tasarımı aynı etkiyi yaklaşık 12.64 GHz’de çalışan mikrodalga modülasyonu yoluyla elde ediyor. Bu yaklaşım, frekansı 3-5 MHz’lik adımlarla modüle ederek kübitler arasında ayrım yapmak için Zeeman etkisinden (manyetik alanların atomik enerji seviyelerini ayırması) yararlanıyor.
Karmaşık lazer kurulumlarına olan ihtiyacı ortadan kaldıran mikrodalga tabanlı sistem, rakip tasarımların yaklaşık beşte biri kadar güç tüketiyor ve çip tabanlı iyon tuzaklarına ölçeklendirilmesi ve entegre edilmesi daha kolay.
EleQtron, önceki dalga formu oluşturma donanımının performans sınırlarına ulaştıktan sonra Spectrum Instrumentation’a yöneldi. Spectrum’un DDS özellikli AWG’lerinin esnekliği ve performansı, o zamandan beri kuantum operasyonları için gereken hızlı sinyal modülasyonuna izin vererek şirketin sistem tasarımının ayrılmaz bir parçası haline geldi. EleQtron’a göre, Spectrum’un teknik desteği ve dokümantasyon kalitesi, DDS çözümünün başarılı bir şekilde uygulanmasında kilit faktörler oldu.
Bu gelişme, kuantum bilişimde kontrol mimarilerini basitleştirmeye ve enerji verimliliğini artırmaya yönelik daha geniş bir değişimin altını çiziyor. Araştırmacılar kuantum işlemcilerini daha güvenilir ve ölçeklenebilir hale getirmeye çalıştıkça, mikrodalga tabanlı kontrol, günümüzde alana hakim olan lazer bağımlı sistemlerin ötesinde gelecek vaat eden bir yol sunabilir.
