Süperiletken kuantum bilgisayarlarında okuma hattındaki en küçük gürültü bile kubitin hâlini belirsizleştiriyor. Klasik tasarımlarda dielektrik malzemelerdeki enerji kayıpları, yükselteçlere fazladan gürültü bindiriyor ve çoğu zaman ölçüm başına 1 fotondan da fazla ekleniyor.
RIKEN ekibi bu sorunu, kayıplı dielektrikleri tamamen devreden çıkaran yeni bir Josephson Traveling‑Wave Parametric Amplifier (JTWPA) ile aştı. Sarmal, “balık kılçığı” biçiminde kademeli bir dalga kılavuzu kullanan tasarım, eklenen gürültüyü 0,68 kuantaya indirdi; yani kuantum sınırının yalnızca 0,18 üzerinde. Ekip, üretim sürecini de yaygın temizoda altyapılarıyla uyumlu tuttuğunu söylüyor. Bu yaklaşım, özellikle 100 kubit mertebesindeki süperiletken sistemlere giden yolu hızlandırabilir.
Neden önemli?
Ölçek büyüdükçe okuma zincirinin gürültüsü ve ısı yükü kritik hâle geliyor. Daha yüksek çalışma sıcaklıklarına (örneğin ~1 K) çıkabilmek için okuma frekansını da yükseltmek gerekiyor; bu da 20 GHz ve üzerine çalışan düşük gürültülü yükselteçleri şart koşuyor. Son çalışmalar, 21–23,5 GHz bandında 20 dB’in üzerinde kazanç veren Josephson yükselteçlerini ve pratikte 2 foton civarı ek gürültü seviyelerini gösterdi. Böylece yüksek frekans/ısı dengesine doğru somut bir adım atılıyor.
Ancak tüm sorunlar çözülmüş değil. JTWPA’larda dielektrik kusurlarından kaynaklanan “yankı” (echo) sinyalleri ölçümleri bozabiliyor. Bu etki deneysel olarak gözlemlendi ve “BLAST” adı verilen ek bir yüksek güçlü tonla bastırılarak kazanç ve gürültü performansı hızlıca geri kazanıldı. Bu tür yöntemler, hızlı darbe dizileri kullanılan deneylerde yükselteçlerin verimini artırıyor.
Endüstri tarafında da ısı yükünü azaltmaya dönük çözümler hızlanıyor. Qubic’in kriyojenik TWPA tasarımı, mevcut çözümlere kıyasla ısı yayımını 10.000 kat düşürdüğünü iddia ediyor ve 2026’da ticarileşmeyi hedefliyor. Daha az ısı, daha basit soğutma ve daha büyük sistemler demek.
Özetle: RIKEN’in düşük gürültülü JTWPA’sı, dielektrik kayıpları oyundan çıkararak ölçümde “1 foton” eşiğinin altını gördü. Paralelde yüksek frekanslı Josephson yükselteçleri ve yankı bastırma teknikleri olgunlaşıyor. Birlikte ele alındığında bu ilerlemeler, süperiletken kuantum bilgisayarları daha net okumalarla ve daha yönetilebilir ısı yükleriyle ölçeklenmeye biraz daha yaklaştırıyor.
Kaynak: www.techspot.com
