Vodja projekta: prof. Dragan Mihailović,
Trajanje in vir sofinanciranja: 01.10.2021 – 30.09.2024, ARRS (J7-3146)
Poudarek projekta je na oblikovanju, konstruiranju, predstavitvi in karakterizaciji delovanja novega tipa kvantne pomnilniške naprave, namenjene za uporabo v kriogenih krmilnikih in vezjih za odpravljanje napak v kvantnih računalnikih. Temelji na patentirani, večkrat nagrajeni hibridni napravi imenovani paralelotron (pTron), ki jo sestavljajo trajni pomnilniški element na principu konfiguracije naboja (CCM) in superprevodniški gonilnik nanokriotron (nTron) v vzporedni vezavi s CCM.
Namen gonilnika nTron je omogočiti, da se naprava CCM proži in krmili s pulzi iz superprevodnih SFQ vezij. Eksperimentalni raziskovalni projekt je zasnovan tako, da sledi teoretičnim napovedim in bo vseboval vse od nanoizdelave superprevodnih NbTiN nTron-ov, CCM-jem na osnovi TaS2 in hibridnih naprav pTron.
Cilj projekta je razumeti osnovno fiziko delovanja, optimizirati tehnike izdelave in konstrukcijske parametre, predstaviti sistematične meritve zmogljivosti in na koncu izdelati demonstracijski čip, ki ga je mogoče uporabiti za oceno pTron naprave v krio-računalniškem okolju.
Spominske naprave na principu konfiguracije naboja in krmiljene s pomočjo SFQ pulzov je ambiciozen projekt z velikim potencialom za ustvarjanje nove linije pomnilniških naprav za različne kvantne tehnologije. Projekt je izrazito multidisciplinaren in vključuje veliko različnih disciplin, ki morajo delovati v tesni sinergiji: znanost o materialih za rast tankih epitaksialnih filmov in tehnike epitaksij z molekularnimi žarki; izdelava naprav, ki zahteva najsodobnejše litografske tehnike na LMN / PSI; karakterizacija naprav, ki zahteva ultrahitri znanstveni laboratorij in najsodobnejše naprave za ultra nizke temperature; načrtovanje in vključitev naprave v vezja SFQ ter teoretično modeliranje delovanja naprave in vezja.
Projektni predlog obravnava izjemne izzive na področju kvantne komunikacije in kvantnih računalnikov in lahko razvije globlje temeljno razumevanje sistemov in protokolov za manipulacijo in izkoriščanje kvantnih informacij na ravni naprave ter opredeli nove načine za prenos teh tehnologij iz laboratoriji za industrijo. Razvoj te tehnologije neposredno naslavlja novosti in ambiciozne prednostne naloge ter potencialno odpira pot hitremu napredku pri uporabi tehnologije SFQ, ki jo je zavirala odsotnost ustreznih ultrahitrih nizkoenergijskih kriogenih pomnilniških naprav. Raziskava bo predstavljala pomemben korak k razvoju skalabilnega kvantnega računalništva in k reševanju izzivov moči in hlajenja za obsežne računalniške sisteme, od katerih sta industrija in znanost vse bolj odvisni. Izvajanje pogostih problemov, kot so iskanje podatkov, šifriranje in reševanje problemov z optimizacijo, ki se izvajajo na kvantnem računalniku, so neposredni primeri družbenih koristi našega projekta. Inovativnost predlaganih raziskav bo prispevala h krepitvi slovenske konkurenčnosti na tem perspektivnem tehnološkem področju.
