Uusia kubittiratkaisuja

Argonne National Laboratoryn ja kumppanit ovat saavuttaneet merkittävän läpimurron kvantti-informaation säilyttämiseksi yhden elektronin kvanttibitissä

He ovat pidentäneet uudentyyppisen kubittinsa koherenssiaikaa vaikuttavaan 0,1 millisekuntiin – lähes tuhat kertaa paremmaksi kuin edellinen ennätys.

"Erilaisten olemassa olevien kubittien joukossa elektronivarauskubitit ovat erityisen houkuttelevia niiden valmistuksen ja toiminnan yksinkertaisuuden vuoksi sekä yhteensopivuuden vuoksi klassisten tietokoneiden olemassa olevien infrastruktuurien kanssa", sanoo Notre Damen yliopiston professori Dafei Jin." Tämän yksinkertaisuuden pitäisi näkyä alhaisina kustannuksina suurten kvanttitietokoneiden rakentamisessa ja käytössä."

Ryhmän kubitti on yksi elektroni, joka on loukussa ultrapuhtaalla kiinteällä neonpinnalla ja tyhjiössä. Neonalusta pitää elektronikubitin suojattuna ja takaa luonnostaan pitkän koherenssiajan.

"Elektronikubitimme pitkän käyttöajan ansiosta voimme hallita ja lukea yksittäisiä kubittitiloja erittäin tarkasti", sanoo Xinhao Li, Argonnen tohtorintutkija. Tämä aika ylittää selvästi kvanttilaskennan vaatimukset.

10 - 100 operaation sijaan kubitimme voivat suorittaa 10 000 operaatiota erittäin suurella tarkkuudella ja nopeudella, toteavat tutkijat aiheen tiedotteessa.

Tiimi saavutti myös merkittävän virstanpylvään osoittamalla, että kahden elektronin kubitit voivat kytkeytyä samaan suprajohtavaan piiriin siten, että informaatiota voidaan siirtää niiden välillä piirin kautta. Tämä merkitsee keskeistä askelta kohti kahden kubitin lomittumista, joka on kvanttilaskennan kriittinen näkökohta.

Delftin teknillisen yliopiston (TU Delft) tutkijat osoittivat äskettäin Cooperin-parin jakamisen sen kahdeksi elektronin komponentiksi hallittavalla tavalla. Heidän tutkimustyönsä voisi avata uusia väyliä suprajohtavuuden ja lomittumisen tutkimukselle kvanttipistejärjestelmissä.

Temppu tapahtuu hybridissä kvanttipistejärjestelmässä, joka pitää elektronit myös paikallaan jakamisen jälkeen.

Tällaisella tempulla on useita potentiaalisia sovelluksia. Lupaavin näistä on ehkä Cooper-parilaatikona tunnetun kubitin solid-state -toteutuksen aikaansaaminen. Jo aiemmin QuTechin ja Eindhovenin teknillisen yliopiston tutkijat loivat eräänlaisia köyhän miehen Majorana-hiukkasia kahden kvanttipisteen avulla.

Tällä kertaa suprajohtava saari toimii kubittina ja sen viereiset kaksi kvanttipistettä toimivat luku- ja ohjauselektrodeina. Tämä hallittu jakaminen voi johtaa siihen, että suprajohtava saari pysyy koherentissa superposition tilassa, mikä mahdollistaa kvantti-informaation koodaamisen ja manipuloinnin.

Aiheesta aiemmin:

Tavoitteena parempia kubitteja

Edistystä suprajohteisissa kubiteissa