Supraledande qubitar förlorar koherens på grund av dold termisk dissipation, säger ny studie.

StockholmForskare från Aalto-universitetet i Finland och deras internationella samarbetspartners har gjort framsteg i att studera hur supraledande qubitar tappar koherens. De upptäckte att koherensförlust kan mätas direkt som värme i kretsarna som innehåller qubitarna. Denna upptäckt är betydelsefull för kvantdatorer, där supraledande Josephson-kontakter är viktiga komponenter i qubitar.

Studien fokuserade på följande viktiga resultat:

• Termisk dissipation är en huvudfaktor för förlust av koherens i qubitar.
• Den termiska strålningen härstammar från qubitarna själva och sprider sig genom kretsen.
• Experiment utfördes på enskilda Josephson-kopplingar för att noggrant kunna spåra den termiska förlusten.
• Mindre experimentuppställningar ger mer exakta mätningar av den termiska strålningen.

Kärnan i deras studie var en metod för att mäta tidigare förbisedda förluster av termisk energi. Forskningen visade att energiförlusten kom från termisk strålning som emitterades av kvantbitarna och som rörde sig nedför kretsledningarna. För att mäta sådan svag strålning placerade de mycket känsliga värmedetektorer intill Josephson-kopplingarna. Genom att justera spänningen och övervaka fasförändringarna kunde forskarna spåra strålning över ett brett frekvensområde.

Denna upptäckt är betydelsefull av flera skäl. För det första är hållbara qubits nödvändiga för att utföra komplexa kvantberäkningar. Forskningen erbjuder en metod för att skapa mer stabila qubits genom att identifiera och minska källor till värmeförlust. Dessutom kan förståelsen av hur värmeförlust uppstår bidra till att utveckla bättre kylmetoder för kvantenheter.

Läs också:

Idag · 23:07

Ny forskning: Så kan hjärnforskningen bli mer tillförlitlig och förbättra forskningsresultat

Forskningen genomfördes vid OtaNanos renrumsanläggningar och stöddes av institutioner som University of Washington, Niels Bohr-institutet och Madrids universitet. Detta samarbete förenade praktiska och teoretiska insikter, vilket resulterade i viktiga upptäckter.

Resultaten från denna studie påverkar mer än bara kvantdatorer. Bättre stabilitet i supraledande kubiter kan också förbättra teknologier som använder Josephson-kopplingar, såsom mycket känsliga magnetiska och elektriska fältdetektorer. Medan arbetet med att förbättra kvantdatorer intensifieras, ger insikterna från denna studie värdefulla riktlinjer för framtida forskning och utveckling.

Arbetet stöddes av Quantum Technology Finland Centre of Excellence och THEPOW-konsortiet, finansierat av Finlands forskningsråd. Resultaten publicerades i Nature Nanotechnology den 22 augusti.