숨겨진 열 소실로 인한 초전도 큐비트의 코히런스 상실 연구

Seoul핀란드의 알토 대학교 연구진과 국제 협력자들이 초전도 큐비트의 결합 손실에 대한 연구에서 중요한 진전을 이루었습니다. 그들은 큐비트를 포함한 회로 내에서 결합 손실이 열로 직접 측정될 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이 발견은 초전도 조셉슨 접합이 큐비트의 핵심 요소인 양자 컴퓨팅에 있어 중요한 의미를 가집니다.

연구는 다음과 같은 주요 결과에 초점을 맞추었습니다: 첫째, 열 소산은 큐비트의 코히어런스 손실의 주요 요인입니다. 둘째, 열복사는 큐비트 자체에서 발생하여 회로를 통해 전달됩니다. 셋째, 개별 조셉슨 접합에서 열 손실을 정확하게 추적하기 위한 실험이 수행되었습니다. 마지막으로, 더 작은 실험 환경이 열복사의 측정을 더 정밀하게 할 수 있음을 보여줍니다.

이 연구의 핵심은 이전에 무시되었던 열 에너지 손실을 측정하는 방법이었다. 연구진은 에너지 손실이 큐비트에서 방출되어 회로의 리드를 따라 이동하는 열 복사로부터 발생한다는 것을 발견했다. 이러한 미약한 복사를 측정하기 위해, 그들은 조셉슨 접합 옆에 매우 민감한 열 감지기를 배치했다. 전압을 조정하고 위상 변화를 관찰함으로써, 연구자들은 넓은 주파수 범위에 걸쳐 복사를 추적할 수 있었다.

이 발견은 여러 가지 이유로 중요합니다. 첫째, 오랫동안 지속되는 큐비트는 복잡한 양자 계산을 수행하는 데 필수적입니다. 이번 연구는 열 손실의 원인을 찾아 감소시킴으로써 더 안정적인 큐비트를 만드는 길을 제공합니다. 또한 열 손실이 발생하는 방식을 이해하면 양자 장치를 위한 더 나은 냉각 방법을 개발하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

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연구는 OtaNano의 클린룸 시설에서 진행되었으며, 워싱턴 대학교, 닐스 보어 연구소, 마드리드 대학교와 같은 기관들의 지원을 받았습니다. 이 협력은 실용적 지식과 이론적 지식을 결합하여 중요한 발견을 이끌어냈습니다.

이 연구의 결과는 양자 컴퓨팅에 국한되지 않고 더 널리 영향을 미칩니다. 초전도 큐비트의 안정성이 향상되면 조셉슨 접합을 사용하는 매우 민감한 자기 및 전기장 감지 기술도 발전할 수 있습니다. 양자 컴퓨팅의 발전이 가속화됨에 따라, 이 연구에서 얻은 통찰력은 미래 연구와 개발에 유용한 방향을 제시합니다.

이 연구는 핀란드 연구위원회가 지원하는 양자 기술 핀란드 센터 오브 엑셀런스와 THEPOW 컨소시엄의 지원으로 이루어졌습니다. 연구 결과는 8월 22일에 네이처 나노테크놀로지에 발표되었습니다.