Исследование, в котором принимали участие физики и международная команда, сосредоточено на сверхпроводящих джозефсоновских переходах, имеющих решающее значение для высокопроизводительных квантовых вычислений, и дает представление о тепловыделении и его влиянии на эффективность кубитов.
Измерение потери когерентности сверхпроводящих кубитов
Физики из Университета Аалто в Финляндии совместно с международной командой сотрудников теоретически и экспериментально показали, что потеря когерентности сверхпроводящего кубита может быть непосредственно измерена как тепловыделение в электрической цепи, удерживающей кубит. В основе самых современных квантовых компьютеров и сверхчувствительных детекторов лежат сверхпроводящие джозефсоновские переходы, основные элементы кубитов, или квантовых битов. Как следует из названия, эти кубиты и схемы на них являются очень эффективными проводниками электричества.
Понимание тепловыделения в кубитах
«Несмотря на быстрый прогресс в создании высококачественных кубитов, остается важный нерешенный вопрос: как и где происходит рассеивание тепла?» – говорит Баян Карими, научный сотрудник исследовательской группы Pico в Университете Аалто и первый автор исследования.
«Мы долгое время разрабатывали методы измерения этих потерь, основываясь на опыте нашей группы в области квантовой термодинамики», – добавляет Юкка Пекола, профессор университета Аалто, возглавляющий исследовательскую группу Pico.
Поскольку физики продолжают стремиться к созданию все более эффективных кубитов в гонке за совершенствованием технологий, связанных с квантовыми устройствами, эти новые данные позволяют исследователям лучше понять, как распадаются их кубиты. С точки зрения квантовых вычислений, кубиты с более длительным временем когерентности позволяют выполнять больше операций, что приводит к более сложным вычислениям, недостижимым в классических вычислительных средах.
Связь потерь энергии с тепловым излучением
Передача сверхтоков становится возможной благодаря эффекту Джозефсона, когда два близко расположенных сверхпроводящих материала могут поддерживать ток без приложения напряжения. В результате исследования можно проследить, что ранее неучтенные потери энергии связаны с тепловым излучением, возникающим в кубитах и распространяющимся по выводам.
Эта потеря была отмечена ранее физиками, которые проводили эксперименты на больших массивах из сотен джозефсоновских переходов, расположенных в цепи.
Простая экспериментальная установка дает отличные результаты
Первоначально зафиксировав эффект в матрице кубитов, Карими, Пекола и команда начали проводить все более и более детальные эксперименты. Их последний эксперимент – наблюдение за эффектами изменения напряжения на одном джозефсоновском переходе. Разместив сверхчувствительный датчик тепла рядом с этим переходом, они смогли пассивно измерять очень слабое излучение, испускаемое этим переходом при каждом фазовом переходе, в широком диапазоне частот до 100 гигагерц.
Источник: https://scitechdaily.com/finally-revealed-the-surprising-cause-of-qubit-decay-in-quantum-computers/
