温暖的量子计算;高效的光通信。
温暖的量子计算
悉尼新南威尔士大学的研究人员,大学路易斯塔里夫,阿尔托大学,庆应义塾大学开发了一个概念验证量子处理器单元硅片上工作1.5开尔文- 15倍比目前的芯片技术,使用超导量子比特暖和。
“这仍然是很冷,但是是一个温度,可以通过使用只有几千美元的价值的制冷,而不是所需的数百万美元的芯片冷却到0.1 k,”安德鲁·Dzurak说悉尼新南威尔士大学教授。“虽然很难欣赏使用日常温度的概念,这个增加是量子世界极端。”
团队首次宣布他们的实验结果后,通过一个学术预印档案,一群在荷兰Dzurak前博士后研究员为首的集团,Menno Veldhorst,宣布了一项相似的结果使用相同的硅技术,证实了“热量子位”行为。
单位细胞由新南威尔士大学团队由两个量子位元关在一双嵌入硅量子点。新方法初始化和读取量子位对使用电子两个量子点之间的隧道。
扩大,结果可以使用现有的硅片生产工厂,并将操作而不需要数百万美元的冷却。它也更容易融入传统的硅片,这将需要控制量子处理器。
量子计算机能够执行复杂的任务,需要数以百万计的量子位对,可能至少需要10年时间。“每个量子位对添加到系统所产生的总热量增加,“Dzurak说,“并添加热会导致错误。这主要是为什么当前的设计需要保持如此接近绝对零度。”
高效的光学
研究人员在北京大学、宾夕法尼亚大学和麻省理工学院(MIT)开发了一种新的设计光学设备只在一个方向辐射光,减少能量损失。
在光纤,光会向一个方向流动。芯片上的耦合器用于纤维连接到芯片,产生光信号,放大,或发现。虽然大多数光耦合器的持续到纤维,一些光在相反的方向,泄漏。
能源消耗的数据流量很大一部分是由于辐射损失。数据中心能源消费总量是全球电力需求的百分之二,每年和需求增加。
研究表明,有25%的损失在每个接口光纤和芯片之间的化合物迅速在数据中心。
“你可能需要通过五节点(10接口)与另一个服务器在一个典型的中型数据中心,导致总损失95%如果你使用现有设备,“Jicheng金说,宾夕法尼亚大学的博士生。“事实上,额外的能量和元素需要一次又一次地放大和传递信号,介绍了噪声,降低信噪比,并且,最终降低了通信带宽”。
为了解决这一问题,左右对称的团队研究了打破他们的设备,发现这样做可以减少损失为零。
为了更好地理解这一现象,研究小组开发了一种基于拓扑理论的指控。拓扑指控禁止辐射在一个特定的方向。耦合器的上下和左右对称,两侧各有一个电荷,禁止在垂直方向辐射。
说:“把它想象为两部分胶Bo,助理教授,宾夕法尼亚大学物理与天文学系。“打破左右对称,拓扑电荷是分成两个一半费用两部分胶分离以便每一部分流。通过将上下对称,每个部分流动不同于顶部和底部,所以两部分胶结合只在底部,消除辐射的方向。就像一个漏水的管子已经固定拓扑两部分胶水。”
团队最终选定了一个设计一系列的斜条,同时打破左右和上下对称。制造这种结构,他们开发了一种新颖的蚀刻方法:wedge-like衬底硅片被放置,允许腐蚀发生在一个倾斜的角度。相比之下,标准腐蚀装置只能创建垂直侧墙。作为未来的一步,他们希望进一步发展这个蚀刻技术兼容现有的铸造流程以及蚀刻想出一个更简单的设计。
“这些激动人心的结果有可能刺激新的研究军队系统的投资,”Michael Gerhold博士说,项目经理、光电子学、陆军研究办公室(资助这项研究)。”耦合效率的进步不仅有可能改善商业数据中心的数据通信,但是结果携带巨大的影响对光子系统,同样可以用于低强度信号精度计算,使电池供电的光子计算机。”
研究人员希望应用程序都在帮助光传播更有效地在短距离,如光纤电缆和芯片之间的服务器,在更远的距离,例如远程激光雷达系统。
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