Les qubits supraconducteurs perdent leur cohérence à cause de la dissipation thermique cachée

ParisDes chercheurs de l'Université Aalto en Finlande, en collaboration avec leurs partenaires internationaux, ont avancé dans l'étude de la perte de cohérence des qubits supraconducteurs. Ils ont découvert que cette perte de cohérence peut être mesurée directement sous forme de chaleur au sein des circuits contenant les qubits. Cette découverte est cruciale pour l'informatique quantique, où les jonctions de Josephson supraconductrices jouent un rôle essentiel dans les qubits.

Principaux résultats de l'étude :

• La dissipation thermique est un facteur clé dans la perte de cohérence des qubits.
• La radiation thermique provient directement des qubits et se propage à travers le circuit.
• Des expériences sur des jonctions Josephson individuelles ont permis de tracer précisément les pertes thermiques.
• Des configurations expérimentales plus petites permettent des mesures plus précises de la radiation thermique.

Le centre de leur étude était une méthode pour mesurer la perte d'énergie thermique jusque-là négligée. La recherche a révélé que la perte d'énergie provenait du rayonnement thermique émis par les qubits et se propageant le long des conducteurs du circuit. Pour mesurer ce rayonnement faible, ils ont placé des détecteurs thermiques très sensibles à côté des jonctions Josephson. En ajustant la tension et en observant les changements de phase, les chercheurs pouvaient suivre le rayonnement sur une large gamme de fréquences.

Cette découverte revêt une grande importance pour plusieurs raisons. Tout d'abord, des qubits durables sont nécessaires pour réaliser des calculs quantiques complexes. L'étude propose une méthode pour obtenir des qubits plus stables en identifiant et en réduisant les sources de perte de chaleur. De plus, comprendre comment se produit cette perte de chaleur peut aider à développer de meilleures techniques de refroidissement pour les dispositifs quantiques.

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La recherche s'est déroulée dans les installations de salle blanche d'OtaNano et a bénéficié du soutien d'institutions telles que l'Université de Washington, l'Institut Niels Bohr et l'Université de Madrid. Cette collaboration a fusionné des connaissances pratiques et théoriques, aboutissant à des découvertes majeures.

Les résultats de cette étude dépassent le simple domaine de l'informatique quantique. Une meilleure stabilité des qubits supraconducteurs pourrait également améliorer des technologies utilisant les jonctions Josephson, comme les détecteurs très sensibles de champs magnétiques et électriques. À mesure que les efforts pour améliorer l'informatique quantique s'intensifient, les conclusions de cette recherche offrent des orientations précieuses pour les futurs développements et recherches.

Cette recherche a été soutenue par le Quantum Technology Finland Centre of Excellence ainsi que le consortium THEPOW, financés tous deux par l'Académie de Finlande. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Nanotechnology le 22 août.