Nadprzewodnikowe kubity tracą koherencję z powodu ukrytej utraty ciepła.

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Aalto w Finlandii oraz ich międzynarodowi partnerzy osiągnęli postęp w badaniach nad utratą koherencji przez nadprzewodzące kubity. Odkryli, że utrata koherencji może być bezpośrednio mierzona jako ciepło w obwodach zawierających kubity. To odkrycie ma znaczenie dla komputerów kwantowych, gdzie nadprzewodzące złącza Josephsona są kluczowymi elementami kubitów.

Badanie koncentrowało się na następujących kluczowych ustaleniach:

• Strata koherencji kubitów w dużej mierze wynika z rozpraszania cieplnego.
• Promieniowanie cieplne pochodzi bezpośrednio z samych kubitów i rozprzestrzenia się przez obwód.
• Eksperymenty przeprowadzono na pojedynczych złączach Josephsona, aby dokładnie prześledzić straty cieplne.
• Mniejsze układy eksperymentalne umożliwiają dokładniejsze pomiary promieniowania cieplnego.

Sednem ich badań była metoda mierzenia wcześniej ignorowanej utraty energii cieplnej. Badania wykazały, że strata energii pochodziła z promieniowania cieplnego emitowanego przez kubity i przemieszczającego się wzdłuż przewodów obwodu. Aby zmierzyć tak słabe promieniowanie, umieścili bardzo czułe detektory cieplne obok złącz Josephsona. Dzięki regulacji napięcia i obserwacji zmian fazowych, naukowcy mogli śledzić promieniowanie w szerokim zakresie częstotliwości.

To odkrycie ma duże znaczenie z kilku powodów. Po pierwsze, dłużej działające kubity są niezbędne do wykonywania skomplikowanych obliczeń kwantowych. Badania pokazują sposób na stworzenie bardziej stabilnych kubitów poprzez zidentyfikowanie i redukcję źródeł utraty ciepła. Ponadto, zrozumienie mechanizmów utraty ciepła może pomóc w opracowaniu lepszych metod chłodzenia urządzeń kwantowych.

Zobacz również:

Dzisiaj · 02:56

Owocowe fermentacje: kombucha w nowym wydaniu

Badania przeprowadzono w czystych pomieszczeniach OtaNano i wspierane były przez instytucje takie jak Uniwersytet Waszyngtoński, Instytut Nielsa Bohra oraz Uniwersytet w Madrycie. Współpraca ta połączyła wiedzę praktyczną i teoretyczną, prowadząc do istotnych odkryć.

Wyniki tego badania mają wpływ nie tylko na komputery kwantowe. Lepsza stabilność kubitów nadprzewodnikowych może również usprawnić technologie wykorzystujące złącza Josepha, takie jak bardzo czułe detektory pól magnetycznych i elektrycznych. W miarę przyspieszania prac nad udoskonalaniem obliczeń kwantowych, wnioski z tego badania wskazują użyteczne kierunki dla przyszłych badań i rozwoju.

Praca ta była wspierana przez Centrum Doskonałości Technologii Kwantowej Finlandii oraz konsorcjum THEPOW, finansowane przez Radę Badań Naukowych Finlandii. Wyniki badania zostały opublikowane w Nature Nanotechnology 22 sierpnia.