Dobrando pares de Cooper para proteger qubits em computadores quânticos contra ruído
Implementação experimental. (a) Diagrama de circuito elétrico estendido para o KITE desviado indutivamente, incluindo o oscilador LC concentrado (marrom) adicionado para leitura dispersiva, que se acopla indutivamente ao circuito por meio de uma indutância compartilhada (roxo). (b) Micrografia óptica do dispositivo físico, com eletrodos de alumínio em cinza claro e eletrodos de nióbio em cinza escuro. Correntes diretas, acionamentos de microondas e sinais de leitura são roteados para dentro e para fora do sistema através de duas linhas de polarização de fluxo no chip (direita e inferior) e um pino fracamente acoplado (canto superior esquerdo). Inserções:imagens de microscópio eletrônico de varredura de uma matriz de grandes junções [todas as indutâncias ilustradas em (a) são implementadas de forma semelhante] e uma pequena junção. Crédito:Revisão Física X (2022). DOI:10.1103/PhysRevX.12.021002
Uma equipe de pesquisadores afiliados a várias instituições na França desenvolveu um meio de usar pares de pares Cooper para proteger qubits dentro de um computador quântico de ruídos externos. Em seu artigo publicado na revista
Physical Review X , o grupo descreve como eles abordaram o problema da sensibilidade do qubit ao ruído e como sua abordagem funcionou quando testada.
Um obstáculo para o desenvolvimento de computadores quânticos é o ruído externo que afeta os qubits. Uma das abordagens mais promissoras para lidar com o ruído é deslocar a informação quântica usada no computador. Isso ocorre porque o ruído que cria problemas geralmente é local. A ideia é deslocar onde as informações são armazenadas, e os pesquisadores desenvolveram uma nova forma de fazer isso.
Dentro de um computador quântico há circuitos supercondutores – seus estados podem ser descritos usando pares de elétrons conhecidos como pares de Cooper. Em tais sistemas, os pares fazem um túnel através de uma junção Josephson. Os pesquisadores criaram um novo tipo de qubit supercondutor no qual os estados quânticos não são localizados modificando a junção Josephson. Em sua configuração, dois pares de Cooper foram autorizados a passar simultaneamente. A junção foi feita usando um loop supercondutor que também fez uso de superindutores. O uso dessa abordagem permitiu que a equipe controlasse o elemento de cotunelamento de interferência cinética. Isso resultou na supressão do tunelamento de pares de Cooper indesejados, permitindo que aqueles que estavam co-túnel passassem ilesos. A abordagem levou a duplicar a ampliação da fase supercondutora.
O sistema exibiu uma redução de 10 vezes na sensibilidade dos qubits ao ruído. Os pesquisadores planejam testar a adição de um deslizamento de fase quântico ao seu sistema. Isso permitiria a redução de ruído nos espaços de fase e carga, proporcionando um grau de proteção muito maior.
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