Заявлено о создании первого в своем роде аналогового усилителя, в принципе не создающего шумы. Он сможет найти применение в квантовых системах различного назначения.

Исследовательская группа Национального института стандартов и технологий США (NIST) и JILA, объединенного института NIST и университета Колорадо в г. Боулдер под руководством доктора Кастелланоса-Белтрана (M. A. Castellanos-Beltran) объявила о создании первого в своем роде нешумящего усилителя, который может найти применение в квантовых системах различного назначения.

Подобный усилитель, по заявлению разработчиков, представляет собой многоцелевой параметрический усилитель, работающий в диапазоне частот 4 – 8 ГГц, позволяет обеспечить усиление чрезвычайно слабого входного сигнала – квантовых шумов – до значений, превышающих уровень собственных шумов промышленных усилителей, и в этом качестве аналогов не имеет.

Нешумящий усилитель, согласно имеющейся информации, представляет собой ниобиевую полость (ниобий – сверхпроводник) длиной около 5 мм с оксидом алюминия между слоями ниобия, вдоль которой расположено 480 квантовых интерферометрических SQUID-детекторов.

В целом такое устройство ведет себя как метаматериал – не имеющую аналогов в реальной природе среду, обладающую особыми заданными свойствами (в данном случае – электромагнитными). Скоростью распространения электромагнитного импульса в такой полости можно управлять, изменяя состояние SQUID-элементов.

Подобный метаматериал способен селективно усиливать сигналы определенной частоты.

Авторы исследования отмечают, что в настоящее время стало возможным описывать квантовые состояния сверхпроводящих кубитов и положение наномеханических осцилляторов в качестве состояний полей микроволнового излучения. Однако «идеальное» измерение характеристик кубитов (или осцилляторов) с учетом ограничиваемой квантовыми эффектами чувствительности детектора требует «идеального» усилителя, не вносящего собственных шумов вообще.