Supergeleidende qubits verliezen coherentie door verborgen warmteverliezen, zeggen onderzoekers in Finland en elders

AmsterdamOnderzoekers van de Aalto Universiteit in Finland en hun internationale partners hebben vooruitgang geboekt in het onderzoek naar hoe supergeleidende qubits hun coherentie verliezen. Ze ontdekten dat het verlies van coherentie direct kan worden gemeten als warmte binnen de circuits die de qubits bevatten. Deze bevinding is cruciaal voor quantumcomputing, waar supergeleidende Josephson-juncties essentiële onderdelen van qubits zijn.

Het onderzoek richtte zich op de volgende belangrijke bevindingen:

• Thermische afvoer is een voorname oorzaak van verlies aan qubit-coherentie.
• Thermische straling komt voort uit de qubits zelf en verspreidt zich door het circuit.
• Experimenten werden uitgevoerd op afzonderlijke Josephson-juncties om het thermisch verlies nauwkeurig in kaart te brengen.
• Kleinere experimentele opstellingen leveren preciezere metingen van thermische straling op.

De kern van hun onderzoek was een methode om eerder genegeerde thermische energieverlies te meten. Uit het onderzoek bleek dat dit energieverlies werd veroorzaakt door thermische straling die door de qubits werd uitgezonden en zich door de circuitleidingen verplaatste. Om zulke zwakke straling te meten, plaatsten ze zeer gevoelige thermische detectoren naast de Josephson-juncties. Door de spanning aan te passen en de faseveranderingen te observeren, konden de onderzoekers de straling over een breed scala aan frequenties volgen.

Deze ontdekking is om meerdere redenen belangrijk. Ten eerste zijn langer werkende qubits vereist voor complexe quantum-berekeningen. Het onderzoek biedt een manier om stabielere qubits te creëren door het identificeren en verminderen van warmteverliesbronnen. Bovendien kan inzicht in hoe warmteverlies optreedt, helpen bij het ontwikkelen van betere koelmethoden voor quantumapparaten.

Lees ook:

Vandaag · 20:58

Nieuw 'Alzheimer-in-een-schaaltje'-model versnelt baanbrekende medicijnontwikkeling aanzienlijk

Het onderzoek vond plaats in de cleanroom-faciliteiten van OtaNano en kreeg ondersteuning van instellingen zoals de Universiteit van Washington, het Niels Bohr Instituut en de Universiteit van Madrid. Deze samenwerking verenigde praktische en theoretische kennis, wat leidde tot belangrijke ontdekkingen.

De bevindingen van dit onderzoek hebben meer implicaties dan alleen voor quantum computing. Een verbeterde stabiliteit van supergeleidende qubits kan ook technologieën die Josephson-juncties gebruiken verbeteren, zoals zeer gevoelige magnetische en elektrische veldsensoren. Nu de ontwikkeling van quantum computing versnelt, bieden inzichten uit dit onderzoek nuttige richtingen voor toekomstig onderzoek en ontwikkeling.

Het Quantum Technology Finland Centre of Excellence en het THEPOW-consortium, gefinancierd door de Finse Onderzoeksraad, hebben dit werk ondersteund. De resultaten werden op 22 augustus gepubliceerd in Nature Nanotechnology.