Ученые MIT разработали эффективный метод охлаждения чипов для квантовых компьютеров

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и лаборатории MIT Lincoln Laboratory представили новый, гораздо более быстрый и энергоэффективный метод охлаждения фотонных чипов, на которых могут быть построены квантовые компьютеры. Их подход позволил охладить систему примерно в 10 раз ниже предела стандартного лазерного охлаждения.

Ключевым элементом технологии стал фотонный чип со специально спроектированными наноантеннами, которые манипулируют пересекающимися лучами сфокусированного света. Этот метод, известный как охлаждение поляризационным градиентом, ранее демонстрировался с использованием громоздкой оптики, но впервые реализован на интегрированной фотонной платформе.

«Мы смогли разработать поляризационно-разнообразные интегрированные фотонные устройства и применить их для демонстрации очень эффективного охлаждения ионов. Однако это только начало. Эта работа открывает дверь для целого ряда продвинутых операций с захваченными ионами, которые ранее были недостижимы», — говорит Елена Нотарос, старший автор исследования.

Работа сосредоточена на квантовых вычислениях на захваченных ионах, где ион используется в качестве квантового бита (кубита). Для точных операций ионы необходимо охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю. Новый чип создает стабильный вращающийся вихрь света в точке пересечения лучей, что позволяет эффективно гасить колебания иона. Охлаждение до нужного предела достигается всего за 100 микросекунд, что в несколько раз быстрее других методов.

В будущем команда планирует провести эксперименты с различными архитектурами чипов, продемонстрировать охлаждение с несколькими ионами и исследовать другие применения стабильных световых пучков. Исследование опубликовано 15 января 2026 года в журналах Light: Science & Applications и Physical Review Letters.