Новий надпровідний чіп MIT живить квантові комп’ютери

Чотири надпровідні діоди на одному кристалі перетворюють AC у DC при 0 K, скорочують проводку й шум, роблячи кубіти стабільнішими для полювання на темну матерію.

Американські вчені з MIT створили надпровідний чіп, що перетворює змінний струм на постійний при наднизьких температурах, відкриваючи нові можливості для живлення квантових комп’ютерів і пошуку темної матерії.

Надпровідний прорив для квантових технологій

Команда під керівництвом Джагадіша Мудера з Центру плазмової науки і термоядерного синтезу MIT розробила надпровідний випрямляч, заснований на надпровідних діодах (SD). Ці пристрої вперше об’єднані на одному чіпі в повноцінну схему діодного моста, що перетворює змінний струм (AC) у постійний (DC) на кріогенному рівні, тобто при температурі близькій до абсолютного нуля.

Цей підхід є революційним для квантової електроніки, оскільки знижує кількість проводів, які передають електрику між зонами з різною температурою. Це, в свою чергу, зменшує електромагнітні шуми і теплові перешкоди, які загрожують стабільності кубітів — основних елементів квантових комп’ютерів.

Заміна напівпровідників надпровідністю

Сучасні кремнієві мікросхеми, хоч і потужні, виділяють велику кількість тепла. Надпровідні матеріали, навпаки, можуть передавати струм без опору, а отже — без енергетичних втрат, що робить їх перспективними для екологічно чистих обчислень.

«Наша робота відкриває двері для високоефективних, практичних суперкомп’ютерів на основі надпровідності», — зазначає Мудера. Результати демонструють, що тепер живлення квантових схем може бути локалізоване без необхідності підключення до зовнішніх джерел через сотні дротів.

Вплив на квантову обробку і фундаментальну науку

Нове рішення забезпечує стабільніше середовище для кубітів, збільшуючи їхню надійність і тривалість когерентного стану — основної умови для коректної роботи квантових алгоритмів. Це також відкриває перспективи масштабованості квантових процесорів, наближаючи реалізацію практичних квантових комп’ютерів.

Крім того, надпровідні схеми з низьким шумом можна використати в детекторах темної матерії, зокрема в експериментах на кшталт ЦЕРН, де надзвичайно точне фонове очищення є критично важливим. Такий чіп здатен допомогти відфільтровувати слабкі сигнали від невідомих частинок.

Майбутнє — холодне, тихе та надточне

Хоча дослідження поки на ранньому етапі, перспективи його застосування в медичних, енергетичних та оборонних технологіях уже привертають увагу інвесторів і державних програм. Надпровідні елементи можуть стати основою нового покоління обчислювальної архітектури, що перевершить навіть найкращі сучасні суперкомп’ютери.

Опубліковане в журналі Nature Communications дослідження підтверджує: інтеграція надпровідності в електроніку — не футуризм, а неминучий наступний крок у технологічній еволюції.