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Uno de los hitos más importantes para cualquier nueva tecnología en su viaje desde el laboratorio al uso práctico es la disponibilidad de un conjunto de herramientas accesible. Keysight pretende desbloquear este logro de la computación cuántica mediante la introducción del conjunto de herramientas integrado QuantumPro Advanced Design System (ADS).
QuantPro ADS de Keysight es el primer entorno de diseño electromagnético de la industria para diseñar qubits superconductores.
Antes de la introducción del software QuantumPro, los desarrolladores de computación cuántica tuvieron que improvisar varias herramientas de software, de las cuales solo unas pocas fueron diseñadas específicamente para el desarrollo cuántico.
Simplifique el diseño cuántico
QuantumPro ADS simplifica el proceso de diseño de computadoras cuánticas superconductoras al proporcionar un conjunto de herramientas de diseño de extremo a extremo y un conjunto de ejemplos prácticos de flujo de trabajo de diseño. Gestiona el diseño de microondas para la excitación de entrada y la extracción de salida, agiliza el diseño de computación qubit y agrega potentes capacidades de simulación. La combinación de estas características reduce las barreras de entrada para el diseño de computadoras cuánticas superconductoras.
QuantumPro reúne un conjunto completo de herramientas de diseño y análisis para la computación cuántica superconductora.
La herramienta Keysight guía al usuario a través de todos los pasos clave del diseño: diseño esquemático, diseño, análisis electromagnético (EM), simulación de circuitos no lineales y extracción de parámetros cuánticos. Incluye herramientas tanto para los elementos de computación cuántica como para los elementos de microondas asociados. Al combinar estas herramientas en un solo conjunto, los ingenieros pueden dedicar su tiempo a trabajar en el producto en lugar de tener que luchar con diferentes herramientas por separado. El tiempo del ciclo de diseño se reduce significativamente y el chip de computación cuántica resultante se comprende y optimiza mejor.
Biblioteca de claves QuantumPro y funciones de simulación
QuantumPro ADS incluye una biblioteca de diseños cuánticos y de microondas comunes para acelerar la fase esquemática. Incluye elementos como resonadores de línea meandro Transmons (Reduced Noise Sensitivity Qubit) y Coplanar Waveguide (CPW) para transmitir señales de microondas. QuantumPro admite el diseño de qubits y el diseño de resonancia y excitación de microondas, cubriendo tanto el diseño de computadoras cuánticas como las partes de entrada/salida del diseño de datos de microondas en una sola cadena de herramientas.
Herramientas de análisis disponibles en QuantumPro
La simulación juega un papel importante en el diseño de computadoras cuánticas y Keysight ADS incluye simulación del Método electromagnético de momentos (MOM). El uso de MOM reduce el esfuerzo computacional al encontrar las corrientes en la superficie del metal en lugar de observar el campo eléctrico en todo el volumen. La simulación permite la optimización del diseño antes de fabricar el chip.
Combinación de tecnología de microondas y computación cuántica
Computación cuántica es uno de esos términos que tiene mucho significado para las pocas personas que se preocupan profundamente por él y un gran misterio para el resto de nosotros. Hay varias variantes de esta tecnología, pero todas se basan en el bit cuántico o qubit como portador de información. Los dos estados, que corresponden aproximadamente a 1 y 0 binarios en la informática convencional, se denominan “|1〉” y “|0〉” en el mundo de los qubits. En lugar de encenderse o apagarse, los estados están referenciados por una diferencia de energía llamada energía delta (ΔE). En términos generales, el qubit debería estar en ambos estados hasta que se mida. Cuando se mide, colapsa en solo uno de sus estados. Los datos resultantes representan una probabilidad de múltiples ciclos de medición/colapso sumados por combinación lineal.
Un ejemplo de un único circuito qubit superconductor.
En lugar de conectar cables entre sí, las microondas pasan a los qubits a través de guías de ondas muy pequeñas para excitar el qubit o leer el estado. Se pueden combinar dos qubits, siendo el resultado sumado un análogo de una puerta lógica tradicional. Se pueden combinar varios qubits en una matriz Anxn para permitir operaciones matriciales. La señal de salida resultante se amplifica mediante múltiples etapas de uniones Josephson superconductoras.
El diseño de circuitos integrados Qubit y la tecnología de microondas comparten un ancestro lejano común. Los primeros investigadores en radar y microondas reconocieron que la energía de las microondas estaba determinada en gran medida por la mecánica cuántica. Además, un qubit cuántico superconductor puede imaginarse como un resonador de microondas. La energía de microondas se utiliza para excitar electromagnéticamente el qubit, y la energía de microondas acoplada se utiliza para leer el giro del qubit.
Diseño optimizado más rápido y sencillo
Al presentar el primer conjunto de herramientas integradas para el diseño de computación cuántica superconductora, Keysight ha abierto una puerta al futuro de la computación cuántica. El sistema totalmente integrado, que incluye modelos de biblioteca, ejemplos de diseño y simulación robusta, toma el diseño del mundo de lo inaccesible y exótico y lo abre al mundo de la ingeniería disciplinada y convencional.
Todas las imágenes utilizadas son cortesía de Keysight Technologies.
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