Uusia kubittiratkaisuja

Uuden tyyppinen suprajohtava kubitti voisi ratkaista "ruuhkautumisongelman", joka estää sellaisten suprajohtavien kvanttitietokoneiden kehittämisen, joissa on suuri määrä kubitteja.

Suprajohtavien kvanttiprosessoreiden kubitti on "transmoni", jolla on alhainen herkkyys kohinalle. Sellaisilla on jo päästy järjestelmiin, jossa on 127 transmonia. Mutta transmoneilla on toimintaongelmia, jotka voivat haitata järjestelmiä, jotka sisältävät suurempia määriä näitä kubitteja.

Nyt Baleegh Abdo ja kollegat IBM Research Centerissä New Yorkista ovat kehittäneet uuden suprajohtavan kubitin, joka ratkaissee ohjaustaajuuksiin liittyvän törmäysongelman.

Vierekkäisten kubittien käyttö, joilla on hieman erilaiset toimintataajuudet, voi ratkaista viritysenergioiden päällekkäisyyksien ongelman. Mutta viritettävät transmonit olivat erittäin herkkiä kohinalle mikä luo uusia ongelmia.

Abdo ja kollegat kiertävät ongelman luomalla aiempaa paremman taajuusviritettävän kubitin.

Kuten transmonit, tutkijoiden "heikosti viritettävä qubit" (WTQ) Josephson-liitoksia mutta sisältäen kolme liitoskohtaa yhden sijasta. Jokaisella liitoksella on hieman erilaiset ominaisuudet, joita tiimi käyttää hyväkseen virittääkseen kunkin kubitin taajuuden muutamalla prosentin kymmenesosalla.

Virittävyys on riittävän suuri välttääkseen taajuustörmäyksiä, mutta tarpeeksi pieni rajoittaakseen niiden herkkyyttä kohinalle.

Toshiba Corporationin tutkijat ovat puolestaan kehittäneet kaksoistransmonin kytkimen, joka parantaa kvanttilaskennan nopeutta ja tarkkuutta viritettävissä kytkimissä.

Suprajohtavan kvanttitietokoneen viritettävät kytkimet yhdistävät kaksi kubittia ja suorittavat kvanttilaskentaa kytkemällä päälle ja pois päältä niiden välisen kytkennän. Nykytekniikalla tämä on altis ylikuulumisvirheille ja jäännöskytkennästä johtuviin virheisiin.

Uusi kytkentärakenne mahdollistaa nopeat kvanttilaskut vahvalla kytkennällä, kun taas täydellinen sammutus eliminoi jäännöskytkennän, mitkä parantavat kvanttilaskennan nopeuksia ja tarkkuutta.

Tokio yliopiston tutkijat ovat osoittaneet, kuinka suprajohtavaa niobiumnitridia, voidaan lisätä nitridipuolijohteiseen substraattiin tasaisena kiteisenä kerroksena. Tämä prosessi voi johtaa tavanomaisiin tietokonelaitteisiin kytkettyjen kvanttikubittien helppoon valmistukseen.

Useimmat kvanttilaskenta-arkkitehtuurit on suunniteltava enimmäkseen tyhjästä. Kuitenkin, jos löytyy keino lisätä kvanttiominaisuuksia olemassa oleviin valmistuslinjoihin tai jopa integroida kvanttiset ja tavanomaiset logiikkayksiköt yhdeksi siruksi, saattaa olla mahdollista nopeuttaa huomattavasti uusien kvanttijärjestelmien käyttöönottoa.

Niobiumnitridi voi muuttua suprajohtavaksi noin 16 astetta absoluuttisen nollan yläpuolella, mikä mahdollistaisi sen käytön suprajohtavan kubitin tekemiseen, Josephson-liitosta hyödyntäen.

Aiheista aiemmin:

Kanttipisteisiä ja nemaattisia kubitteja

Teollisesti valmistettavia kubitteja