Anton Potočnik je prejel prestižno subvencijo ERC Consolidator Grant za razvoj skalabilnih superprevodnih kvantnih računalnikov z odčitavanjem kubitov pri temperaturah blizu absolutne ničle (milikelvinov).
Imec, vodilni svetovni raziskovalno-razvojni center na področju naprednih polprevodniških tehnologij je objavil, da je Evropski raziskovalni svet (ERC) podelil Antonu Potočniku konsolidacijsko subvencijo za njegov projekt SuperQold, ki se osredotoča na povečanje zmogljivosti odčitavanja superprevodnih kubitov z detekcijo v milikelvinih (mK).
SuperQold želi temeljito spremeniti način branja superprevodnih kubitov, tako da bo zaznavanje signala s sobne temperature prenesel na raven milikelvinov, tik ob kubite. Ta revolucionarni pristop bo odpravil glavne ovire na področju strojne opreme in utrl pot kvantnim računalnikom, ki se bodo lahko razširili od današnjih sto kubitov do milijonov kubitov, potrebnih za praktične aplikacije z odpravljanjem napak. Kvantno računalništvo velja za tehnologijo, ki bo spremenila pravila igre, saj ima potencial za reševanje problemov, ki so za klasične računalnike nerešljivi. Med vodilnimi platformami je superprevodna kvantna tehnologija, ki temelji na superprevodnih kvantnih bitih ali kubitih.
Medtem ko raziskovalne skupine po vsem svetu trenutno razvijajo procesorje z deset do sto kubiti, je obseg, potreben za odpornost kvantnega računalništva na napake, z današnjimi arhitekturami strojne opreme še vedno nedosegljiv. Ključna omejitev je v načinu usmerjanja in zaznavanja signalov kubitov. V sedanjih sistemih je vsak kubit povezan prek centimetrskih mikrovalovnih komponent in ožičenja iz razredčevalnega hladilnika pri temperaturah v milikelvinih do elektronike sobne temperature. Neposredno povečanje obsega tega pristopa bi povzročilo neobvladljivo toplotno obremenitev kriogenega sistema, hude prostorske omejitve znotraj hladilnika ter izjemno povečanje stroškov in porabe energije merilne opreme sobne temperature.
„Danes sta odčitavanje in krmilna strojna oprema ena največjih ovir za nadaljnje širjenje superprevodnih kvantnih računalnikov,“ pravi Anton Potočnik, raziskovalec kvantne strojne opreme pri imecu. „Če preprosto dodamo več kriogenih kablov, cirkulatorjev in instrumentov za sobno temperaturo, je sistem fizično in toplotno nemogoče upravljati. S SuperQoldom želimo prekiniti to paradigmo.“
Potočnik namerava ta izziv rešiti s sočasno integracijo superprevodnih kubitov s kriogeno CMOS elektroniko, neposredno pri temperaturah v milikelvinih. Namesto da bi krhke kvantne signale pošiljali vse do sobne temperature, bo zaznavanje stanja kubitov potekalo lokalno, v bližini samih kubitov.
Ta radikalno nova arhitektura bo:
odpravila velike mikrovalovne komponente v izhodnih vodih,
zmanjšala število signalnih vodov med hladilnikom in sobno temperaturo ter
odpravila potrebo po velikih, energetsko potratnih sistemih za pridobivanje sobne temperature.
Z zaznavanjem in obdelavo signalov v bližini kubitov SuperQold odpira vrata za obdelavo podatkov na mestu samem in hitro povratno informacijo, ki sta bistvena za izvajanje shem za zaznavanje in popravljanje kvantnih napak. „S SuperQoldom želimo pokazati, da je mogoče napredno CMOS elektroniko spustiti na temperature v milikelvinih in jo uporabiti za učinkovito in zanesljivo branje kubitov,“ pojasnjuje Potočnik. „Če nam bo to uspelo, bo to spremenilo način izdelave superprevodnih kvantnih procesorjev in omogočilo resnično skalabilne arhitekture.“
O Antonu Potočniku
Anton Potočnik se je leta 2018 pridružil imecu kot raziskovalec na področju superprevodnih kvantnih tehnologij, kjer se osredotoča na visoko koherentna superprevodna vezja, nove pristope k integraciji kubitov in nadzor kubitov s kriogeno CMOS elektroniko. Preden se je pridružil imecu, je bil podoktorski raziskovalec v skupini prof. Andreasa Wallraffa na ETH Zürichu, kjer se je ukvarjal z analogno kvantno simulacijo. Doktoriral je na Fakulteti za matematiko in fiziko v Ljubljani in Inštitutu Jožef Stefan, kjer je z uporabo tehnik magnetne resonance preučeval molekularne superprevodnike v bližini prehoda med kovino in izolatorjem.
