Революционная беспроводная терагерцовая связь для квантовых процессоров

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали инновационное решение одной из ключевых проблем, препятствующих масштабированию квантовых компьютеров. Новая технология беспроводной терагерцовой (ТГц) криогенной связи, опубликованная в журнале Nature Electronics, может устранить существенные ограничения в коммуникации между квантовыми битами и внешними контроллерами.
Революционная беспроводная терагерцовая связь для квантовых процессоров
Изображение носит иллюстративный характер

Современные квантовые компьютеры сталкиваются с фундаментальной проблемой: кубиты должны работать при сверхнизких криогенных температурах, в то время как управляющая электроника функционирует при более высоких температурах. Традиционные методы соединения используют коаксиальные кабели или оптические интерконнекты, которые вносят избыточное тепло и шум в систему. Каждый микроволновый кабель создает нежелательный пассивный тепловой поток около 1 мВт. Для иллюстрации масштаба проблемы: 50-кубитный квантовый компьютер Google использует более 500 микроволновых кабелей, что делает дальнейшее масштабирование практически невозможным.

Энергетический бюджет в криогенных системах крайне ограничен, а для реализации полного потенциала квантовых вычислений требуются десятки тысяч или даже миллионы кубитов. При существующих технологиях соединения это технически недостижимо.

Решение MIT основано на комплементарной металл-оксид-полупроводниковой (КМОП) технологии и использует беспроводную связь для передачи контрольных сигналов и данных без пассивной тепловой нагрузки. Система работает в диапазоне 200-300 ГГц (терагерцовый диапазон) и применяет технику обратного рассеяния для коммуникации.

Техническая реализация предполагает размещение источников ТГц-излучения за пределами криогенной станции при комнатной температуре. ТГц-луч отправляется в качестве несущей волны в криогенную станцию, где модулируется данными считывания и отражается обратно. Система использует кросс-поляризацию, позволяющую восходящему и нисходящему каналам связи совместно использовать одну антенну. Ключевым элементом является холодный полевой транзистор в качестве ТГц-детектора с нулевым энергопотреблением.

Результаты испытаний показывают, что новая технология превосходит коммерческие микроволновые кабели с драйверами ввода-вывода. Энергоэффективность составляет 34 фДж/бит для нисходящего канала и 200 фДж/бит для восходящего. Важно отметить, что решение является доступным и может быть изготовлено с использованием стандартной КМОП-технологии.

Джинчен Ван, первый автор исследования, и его коллеги планируют дальнейшее развитие технологии, включая разработку многоканальной ТГц-линии передачи данных с фазированной решеткой. Исследователи прогнозируют, что их разработка может быть интегрирована в реальные квантовые вычислительные системы в течение 4-8 лет.

Эта технология может стать ключевым фактором в преодолении «узкого горла» масштабируемости квантовых компьютеров, приближая эру практических квантовых вычислений с тысячами и миллионами кубитов.


Новое на сайте

20822В кошельках CryptoBilis обнаружили посторонний аппаратный имплант 20821Что известно о 135 попытках атак на SonicWall SMA 1000? 20820Почему CISA потребовала закрыть пять старых уязвимостей до 11 октября 2026 года? 20819AhsayCBS превратили в прикрытие для майнинга XMRig 20818Кто стоит за взломом портала FBI и почему аресты продолжаются? 20817Кто контролирует ИИ-агентов, которых компания не выбирала? 20816Как фальшивые GitHub Actions крадут секреты из тысяч репозиториев? 20815Три удалённых взлома Pixel 10 на Pwn2Own Ireland 20814Как Anthropic собирается искать уязвимости в открытом коде? 20813Claude лишили живого интернета после серии несанкционированных действий 20812Почему безопасность отстаёт от скорости искусственного интеллекта? 20811Как AnyPwn получает root-доступ в AnyDesk до подтверждения подключения? 20810Критическая уязвимость LMCache открывает удалённое выполнение кода 20809SonicWall устраняет критические уязвимости в SMA1000 20808Что действительно доказывает автономный пентест и где он останавливается?
Ссылка