Uma equipe de pesquisa da Tokyo Medical and Dental University (TMDU), RIKEN, e a Universidade de Tóquio demonstraram como aumentar a vida útil dos qubits dentro dos computadores quânticos usando um qubit "filtro" adicional. Este trabalho pode ajudar a fazer computadores quânticos de maior fidelidade que podem ser usados ​​na área financeira, criptográfico, e aplicações de química.

Os computadores quânticos estão preparados para causar um grande impacto em uma variedade de campos, da segurança da Internet ao desenvolvimento de medicamentos. Em vez de ser limitado a 0s e 1s binários de computadores clássicos, os qubits em computadores quânticos podem assumir valores que são superposições arbitrárias dos dois. Isso permite que os computadores quânticos tenham o potencial de resolver certos problemas, como quebrar cifras criptográficas, muito mais rápido do que as máquinas atuais.

Contudo, há uma troca fundamental entre o tempo de vida das superposições de qubit e a velocidade de processamento. Isso ocorre porque os qubits devem ser cuidadosamente protegidos da interação com o ambiente, ou a frágil superposição voltará a ser apenas um ou zero em um processo chamado decoerência. Para atrasar essa perda de fidelidade quântica, qubits em computadores quânticos são acoplados apenas fracamente à linha de controle através da qual os pulsos de controle de qubit são aplicados. Infelizmente, esse acoplamento fraco limita a velocidade com que os cálculos podem ser executados.

Agora, a equipe da Tokyo Medical and Dental University (TMDU) mostra teoricamente como o acoplamento de um segundo qubit de "filtro" à linha de controle pode reduzir muito o ruído e as perdas radiativas espontâneas que levam à decoerência. Isso permite que as conexões sejam fortes, que se presta a tempos de ciclo mais rápidos.

"Em nossa solução, o qubit do filtro atua como um espelho não linear, que reflete completamente a radiação do qubit devido à interferência destrutiva, mas transmite fortes pulsos de controle devido à saturação de absorção, "diz o primeiro autor Kazuki Koshino.

Esta pesquisa ajuda a criar um futuro no qual os computadores quânticos podem ser encontrados em todos os negócios e laboratórios de pesquisa. Muitas empresas de pesquisa operacional gostariam de usar computadores quânticos para resolver problemas de otimização considerados muito intensos para computadores convencionais, enquanto os químicos gostariam de usá-los para simular o movimento dos átomos dentro das moléculas.

"Os computadores quânticos são aprimorados dia a dia por empresas como a IBM e o Google. À medida que se tornam mais rápidos e mais robustos, eles podem ser ainda mais difundidos, "diz o autor sênior Yasunobu Nakamura.