Istraživači iz Nacionalne astronomske opservatorije Japana (NAOJ) izmislili su novi mikrotalasni izolator i po prvi put demonstrirali njegov osnovni princip koji omogućava male izolatore; od suštinskog značaja za buduće kvantne računare. Ovaj izolator se sastoji od dva frekventna miksera, koji se široko koriste u prijemnicima za radio teleskope, i otvara put za razvoj velikih multipikselnih radio kamera. Rad je objavljen u časopisu IEEE Microvave and Wireless Technology Letters.
Izolator je elektronska komponenta koja kontroliše pravac širenja signala i koristi se u različitim instrumentima, uključujući kvantne računare i radio prijemnike za astronomiju.
Konvencionalni izolatori koriste magnetne materijale, koji u principu otežavaju izradu izolatora manjeg od nekoliko centimetara. Ovo je prepreka za realizaciju velikih kvantnih računara sa milion kubita. Trenutno realizovani kvantni računari imaju samo oko 100 kubita, a za povećanje ovog broja za faktor od 10.000 bio bi potreban veliki broj komponenti, uključujući izolatore, od kojih bi svaka morala biti minijaturizovana. Isti problem postoji u razvoju kamera velikog formata za posmatranja radio astronomije.
U ovoj novoj studiji, istraživački tim je koristio dva seta mešača frekvencije za izolator, umesto magnetnih materijala, i demonstrirao je princip i teoretski i eksperimentalno. „Ovo je zasnovano na potpuno novom principu“, kaže Šo Masui, istraživač projekta u NAOJ centru za naprednu tehnologiju (ATC). „Napravili smo novi uređaj u mikrotalasnom opsegu. Takođe je značajan sa stanovišta elektrotehnike, jer novi izolator može da obezbedi visoko skalabilna kola.“
Jedna od glavnih prednosti skalabilnosti je činjenica da se novi izolator može u potpunosti konfigurisati unutar ravnog kola na štampanoj ploči. To znači da se izolator sa integrisanim kolima može minijaturisati na milimetarsku skalu, koja je 1000 puta manja po zapremini od konvencionalnih izolatora.
Istraživački tim teži više; oni traže razvoj izolatora koji takođe mogu pojačati signale. Frekvencijski mikseri koji se široko koriste u opremi za radio posmatranje su mikseri superprovodnik-izolator-superprovodnik (SIS mikseri), koji imaju funkciju pojačavanja signala. U ovom razvoju, komercijalno dostupan poluprovodnički mikser se koristi kao mikser frekvencije, ali ako se umesto toga koristi SIS mikser, biće realizovan novi uređaj koji pojačava signale i funkcioniše kao izolator.
„Oprema za posmatranje radio talasa i kvantni računari dele neke zajedničke razvojne elemente“, kaže Jošinori Uzava, direktor inženjeringa NAOJ-a. „NAOJ je akumulirao znanje u razvoju instrumenata za posmatranje radio talasa i vidljive i infracrvene svetlosti. Nedavno smo uspostavili Program socijalne implementacije u NAOJ ATC-u i formirali projektni tim za promociju tehnološkog razvoja za primenu kvantnih računara. Nastavićemo da razvijemo napredak u ova dva polja“.
