在费米国家加速器实验室地下100米的地方,有一个新的量子传感器和计算研究中心,名为量子地下仪器实验试验台,简称QUIET。费米实验室最近打开了地下实验室的大门,这将使科学家们能够研究与宇宙辐射隔离的量子比特的性能。
作为美国首批专门的地下量子信息科学设施之一,量子信息技术研究所将支持量子信息系统应用的研究和开发。虽然QUIET有许多独特的方面,但要找到一个足够远、足够大的地下空间来容纳这样的设施是很困难的,但与费米实验室现有的基础设施非常匹配。
该项目负责人、费米实验室科学家Dan Baxter表示:“费米实验室之前在建造加速器方面的投资使其成为像QUIET这样的设施的理想地点。”。“现在,科学家们将有机会利用这个地下空间进行更先进的科学研究。”
新的最先进的实验室占地250平方英尺,有一个前室准备室,用于在进入实验室前进行材料清洁和更衣。整个设施的设置都考虑到了清洁度,以最大限度地减少干扰设备的背景源。它有一个稀释冰箱,这是在10mK温度下部署超导量子位所必需的。超导量子位用来控制和读出其量子态的射频电子学目前正在建立中。
QUIET的主要目标是了解伽马射线、X射线、μ介子和β粒子对超导量子位的影响之间的差异。量子计算中使用的超导量子位非常容易与环境相互作用,包括辐射。QUIET将使科学家能够研究从宇宙辐射中分离出来的量子位的性能。
费米实验室新兴技术实验室副主任Panagiotis Spentzouris表示:“我们需要学习如何保护量子位免受宇宙射线和高能粒子的影响,以用于量子计算应用。同时,我们必须深入了解量子位如何对这些影响做出反应,以便优化使用量子位作为传感器。QUIET正是为了做到这一点,我们预计它将在我们推进这些技术的过程中产生重大影响。”。
QUIET是费米实验室量子科学中心的两个配套测试设施之一。由橡树岭国家实验室领导的QSC是美国能源部为支持美国国家量子倡议而设立的五个国家量子信息科学研究中心之一,费米实验室是QSC的主要创始成员。
该设施是作为国家量子计划的一部分建造的。地下空间最初是费米实验室为中微子实验而挖掘的。QUIET的对应实验室LOUD位于地面上,已经运行了一年多。QUIET使用与LOUD相同型号的稀释制冷和电子设备,但具有额外的辐射屏蔽功能。
QSC总监Travis Humble表示:“这是一个相当大的成就,需要大量的幕后工作。”。“QUIET和LOUD将共同允许使用量子传感器进行受控实验,以便在宇宙射线干扰显著减少的环境与地球表面的周围环境之间进行直接比较。”
QUIET和LOUD通过QSC提供资金。
费米国家加速器实验室得到美国能源部科学办公室的支持。