Mendorong Generasi Berikutnya Teknologi Kuantum

Liga335 – UConn menjadi mitra dalam proyek untuk mengembangkan pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana proses fabrikasi chip revolusioner dapat meningkatkan kinerja qubit superkonduktor Para ilmuwan dan insinyur UConn siap berkontribusi dalam penelitian penting untuk proyek yang bertujuan menghilangkan cacat mikroskopis yang menghambat pengembangan teknologi kuantum. Pada April, Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara (AFOSR) memberikan hibah sebesar $5,48 juta kepada Rigetti Computing dan mitra penelitiannya untuk mengembangkan lebih lanjut teknologi fabrikasi chip. Proyek ini bertujuan untuk mengatasi cacat pada qubit superkonduktor – unit dasar informasi kuantum – melalui pengembangan bahan-bahan mutakhir.

“Para peneliti baru mulai menyadari dampak luas yang diwakili oleh teknologi kuantum,” kata Pamir Alpay, Wakil Presiden UConn untuk Penelitian, Inovasi, dan Kewirausahaan. “Memahami sifat bahan pada tingkat elektronik dan atomik sangat kritis untuk mengembangkan teknologi revolusioner ini. UC Para ilmuwan dan insinyur kelas dunia dari UConn akan memainkan peran penting dalam penelitian ini, mencerminkan komitmen Connecticut dalam mengembangkan ilmu kuantum dan berbagai aplikasinya.

” UConn merupakan anggota penting dalam konsorsium yang meliputi Rigetti, Iowa State University, Royal Melbourne Institute of Technology, dan Lawrence Livermore National Laboratory. Proyek interdisipliner dan internasional ini menyoroti pentingnya kolaborasi akademik dengan industri swasta. Prof.

Alexander Balatsky dari Departemen Fisika dan IMS UConn, seorang teoris materi terkonsentrasi yang fokus pada teknologi kuantum generasi berikutnya, memimpin tim yang bekerja untuk mengisolasi, mengendalikan, dan menghilangkan cacat sistem dua tingkat (TLS) dari perangkat kuantum kontemporer. Tim ini akan fokus pada pemodelan material kuantum terdepan dan akan menggunakan superkomputer untuk mensimulasikan bagaimana cacat TLS terbentuk dan berperilaku pada tingkat atom. Penelitian akan dilakukan di Institut Ilmu Material.

“UConn sedang menempatkan dirinya sebagai Sebuah pusat penelitian utama untuk material kuantum dan teknologi kuantum. Tujuannya bukan hanya untuk mengikuti perkembangan – tetapi untuk memimpin,” kata Balatsky. Defek TLS menjadi tantangan besar bagi teknologi kuantum.

Menurut tim UConn, qubit bergantung pada material yang bersih untuk menstabilkan korelasi kuantum yang rapuh. Material semacam itu tidak mungkin diwujudkan di dunia nyata. Defek material mengganggu keadaan kuantum yang rapuh yang dibutuhkan oleh qubit.

“Sama seperti sulitnya berbicara di ruangan ramai karena percakapan latar belakang, TLS menciptakan jenis kebisingan yang mengaburkan perilaku kuantum,” kata Balatsky. Tim tersebut menyatakan bahwa selama puluhan tahun, TLS dianggap sebagai cacat permanen yang melekat pada bahan dasar dan tidak dapat dihilangkan atau dikendalikan dalam pembangunan perangkat kuantum. Rigetti, perusahaan komputasi kuantum berbasis di Bay Area, membantah keabadian TLS dalam studi landmark tahun 2024.

David Pappas, ilmuwan utama senior Rigetti, memimpin studi yang memperkenalkan teknik baru bernama Alterna. Ting-Bias Assisting Annealing (ABAA). Melalui penerapan pulsa listrik yang presisi, tim berhasil mengurangi gangguan TLS, membuktikan bahwa gangguan tersebut dapat diminimalkan.

Mengingat potensi besar teknologi kuantum di berbagai bidang dan industri, penemuan ABAA memicu gelombang minat di seluruh dunia. Tim yang berhasil meningkatkan material untuk qubit akan memicu kemajuan besar di bidang ini. Dana AFOSR bertujuan untuk membantu mengatasi tantangan berikutnya saat peneliti berusaha memahami fisika di balik TLS dan mengembangkan material yang meminimalkan dampaknya.

“Rigetti sangat antusias bekerja sama dengan para ahli di Universitas Connecticut untuk memahami ilmu material dan fisika dasar dari Josephson tunnel junctions,” kata Pappas. “Kolaborasi ini akan sangat meningkatkan kemampuan kami untuk memanfaatkan teknik ini dalam mengembangkan komputer kuantum superkonduktor berskala besar.” Sambungan terowongan Josephson adalah penghalang oksida yang penting dalam proses ABAA.

Menurut presentasi Rigetti, Peluncuran ABAA melibatkan penerapan serangkaian pulsa tegangan rendah pada suhu kamar ke sambungan-sambungan. Teknik ini memungkinkan frekuensi qubit ditargetkan secara presisi sebelum pengemasan mikrochip, sehingga meningkatkan skalabilitas teknologi. “Proyek ini memberi kami akses ke sumber daya dan keahlian untuk mengoptimalkan potensi penuh ABAA dan memahami secara mendasar cacat pada qubit superkonduktor,” kata Dr.

Subodh Kulkarni, CEO Rigetti, melalui siaran pers Rigetti. “Kami sudah tahu bahwa qubit superkonduktor memiliki keunggulan dalam kecepatan dan skalabilitas. Mendalamkan pemahaman kami tentang cacat pada qubit superkonduktor menempatkan kami dalam posisi yang lebih baik untuk menskalakan sistem kami dengan kinerja yang ditingkatkan.

” UConn telah memprioritaskan penelitian tentang teknologi kuantum dan dampaknya dalam mentransformasi ekonomi Connecticut. Bersama dengan Yale, UConn memimpin konsorsium QuantumCT tingkat negara bagian, sebuah kemitraan berskala besar dengan pemerintah dan industri untuk mengubah Connecticut menjadi pemimpin nasional dalam teknologi kuantum. celerator.

“Potensi masa depan teknologi kuantum bergantung pada pengembangan material ultra-stabil yang mampu menahan dampak merusak dari TLS,” kata Balatsky. “Ini seperti masa awal semikonduktor. Kita belum tahu material atau desain mana yang akan mendominasi teknologi kuantum.

Namun, riset material adalah fondasinya—tanpa itu, seluruh sistem akan runtuh.