Tavoitteena parempia kubitteja

Oak Ridge National Laboratoryn (ORNL) tutkijat pyrkivät luomaan uuden materiaalijärjestelmän tehdäkseen kubiteista kestäviä ja räätälöidäkseen niitä sovelluksiin.

Tutkijat yhdistävät suprajohteen topologiseen eristeeseen. Tuloksena on atomisesti terävä rajapinta kiteisten ohutkalvojen välillä, joissa on erilaisia symmetrisiä atomijärjestelyjä. Heidän suunnittelemansa ja rakentama uusi rajapinta voi synnyttää eksoottista fysiikkaa ja sisältää ainutlaatuisen kvanttirakennepalikan, jolla on potentiaalia toimia erinomaisena kubittina.

"Ajatuksena on tehdä kubitteja materiaaleista, joilla on vankemmat kvanttimekaaniset ominaisuudet", kertoo materiaalitutkija Robert Moore. ”Tärkeää on, että olemme oppineet ohjaamaan sekä topologisen eristeen että suprajohteen elektronirakenteita toisistaan riippumatta, jotta voimme räätälöidä kyseisessä rajapinnan elektroniikkarakennetta. Tätä ei ole koskaan aiemmin tehty."

Elektronisen rakenteen hallinnalla rajapinnan molemmilla puolin voitaneen luoda Majorana-hiukkasia materiaalin sisään.

"Majorana-hiukkanen materiaaleissa on varsin eksoottinen tila. Sen olemassaolon todistaminen edellyttää kubitin kaltaisen laitteen rakentamista ja testaamista. Se on outo tapa ajatella, mutta on tehtävä kubitti, jotta voi todistaa että se on kubitti. Tiedämme nyt, kuinka hallita materiaaleja tarvittavalle tasolle, jotta tämä tapahtuu." päättelee Moore.

MIT:n tutkijat ovat puolestaan osoittaneet uuden suprajohtavan kubittiarkkitehtuurin, joka voi suorittaa operaatioita kubittien välillä paljon paremmalla tarkkuudella kuin tiedemiehet ovat aiemmin pystyneet saavuttamaan.

Arkkitehtuurissa käytetään suhteellisen uudentyyppistä suprajohtavaa kubittia, fluxoniumia jonka käyttöaika voi olla paljon pidempi kuin yleisemmin käytettyjen suprajohtavien kubittien. Lisäksi rakenne sisältää transmonista luodun kytkentäelementin kahden fluxonium-kubitin välillä, jonka avulla ne voivat suorittaa loogisia porttioperaatioita erittäin tarkasti. Se estää ei-toivotun taustavuorovaikutuksen, joka voi aiheuttaa virheitä kvanttioperaatioihin.

Tämä fluxonium-transmon-fluxonium (FTF) -arkkitehtuuri mahdollistaa vahvemman kytkennän kuin menetelmät, jotka yhdistävät suoraan kaksi fluxonium-kubittia.

Tämä lähestymistapa mahdollisti kahden kubitin portit, jotka ylittivät 99,9 prosentin tarkkuuden ja yhden kubitin portit 99,99 prosentin tarkkuudella. Tutkijoiden fluxonium-kubitit pystyivät saavuttamaan myös yli millisekunnin koherenssiajat, jotka ovat noin 10 kertaa pidempiä kuin perinteisillä transmon-kubiteilla.

Aiheista aiemmin:

Uusia eväitä kubiteille

Korkean lämpötilan Majoranat