Qubits supercondutores perdem coerência por dissipação térmica oculta, revela estudo da Aalto University

São PauloPesquisadores da Universidade de Aalto, na Finlândia, junto com parceiros internacionais, avançaram no estudo sobre a perda de coerência em qubits supercondutores. Eles descobriram que essa perda pode ser medida diretamente como calor nos circuitos que contêm os qubits. Essa descoberta é crucial para a computação quântica, onde as junções Josephson supercondutoras são componentes-chave dos qubits.

Resultados Chave do Estudo:

• A dissipação térmica é um fator principal na perda de coerência dos qubits.
• A radiação térmica tem origem nos próprios qubits e se propaga através do circuito.
• Experimentos foram realizados em junções Josephson individuais para rastrear com precisão a perda térmica.
• Montagens experimentais menores proporcionam medições mais precisas da radiação térmica.

O núcleo do estudo deles foi um método para medir a perda de energia térmica anteriormente ignorada. A pesquisa revelou que a perda de energia provinha da radiação térmica emitida pelos qubits e que se propagava pelos condutores do circuito. Para medir essa radiação fraca, eles colocaram detectores térmicos muito sensíveis próximos às junções Josephson. Ajustando a voltagem e observando as mudanças de fase, os pesquisadores conseguiram rastrear a radiação em uma ampla faixa de frequências.

Esta descoberta é crucial por várias razões. Em primeiro lugar, qubits que duram mais são essenciais para realizar cálculos quânticos complexos. A pesquisa oferece uma maneira de criar qubits mais estáveis ao identificar e reduzir as fontes de perda de calor. Além disso, compreender como ocorre a perda de calor pode ajudar na criação de melhores métodos de resfriamento para dispositivos quânticos.

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A pesquisa foi realizada nas instalações de sala limpa do OtaNano e contou com o apoio de instituições como a Universidade de Washington, o Instituto Niels Bohr e a Universidade de Madri. Essa colaboração integrou conhecimentos práticos e teóricos, resultando em descobertas significativas.

As descobertas deste estudo vão além da computação quântica. A maior estabilidade em qubits supercondutores também pode aprimorar tecnologias que utilizam junções Josephson, como detectores extremamente sensíveis de campos magnéticos e elétricos. Com o avanço acelerado da computação quântica, os insights deste estudo oferecem direções valiosas para futuras pesquisas e desenvolvimento.

Este trabalho foi apoiado pelo Centro de Excelência em Tecnologia Quântica da Finlândia e pelo consórcio THEPOW, ambos financiados pelo Conselho de Pesquisa da Finlândia. As descobertas foram publicadas na revista Nature Nanotechnology em 22 de agosto.