Τα υπεραγώγιμα qubit φαίνονται πολλά υποσχόμενα για χρήσιμους κβαντικούς υπολογιστές, αλλά οι επί του παρόντος διαδεδομένοι σχεδιασμοί και τεχνικές qubit δεν παρέχουν ακόμη αρκετά υψηλή απόδοση.
Μια ομάδα επιστημόνων από Aalto University, η IQM Quantum Computers και το VTT Technical Research Center παρουσίασαν ένα νέο υπεραγώγιμο qubit που ονομάζεται Unimon. Αυτό το Unimon υποστηρίζεται ότι αυξάνει την ακρίβεια των κβαντικών υπολογισμών.
Το unimon συνδυάζει τα επιθυμητά χαρακτηριστικά μεγαλύτερης αναρμονικότητας, απόλυτης αναισθησίας στον θόρυβο φορτίου συνεχούς ρεύματος, μειωμένης ευαισθησίας στον μαγνητικό θόρυβο και μιας απλής δομής που αποτελείται αποκλειστικά από μία μόνο σύνδεση Josephson σε έναν συντονιστή σε ένα μόνο κύκλωμα.
Η ομάδα πέτυχε πιστότητα από 99.8% έως 99.9% για πύλες ενός qubit μήκους 13 νανοδευτερόλεπτων σε τρία unimon qubits. Αυτό είναι ένα σημαντικό ορόσημο στην προσπάθεια δημιουργίας εμπορικά χρήσιμου κβαντικούς υπολογιστές.
Ο καθηγητής Mikko Möttönen, από κοινού καθηγητής Κβαντικής Τεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο Aalto και το VTT, είπε: «Στόχος μας είναι να κατασκευάσουμε κβαντικούς υπολογιστές που προσφέρουν πλεονέκτημα στην επίλυση προβλημάτων του πραγματικού κόσμου. Η ανακοίνωσή μας σήμερα είναι ένα σημαντικό ορόσημο για το IQM και ένα σημαντικό επίτευγμα για την κατασκευή καλύτερων υπεραγώγιμων κβαντικών υπολογιστών».
Eric Hyyppä, ο οποίος εργάζεται στο Ph.D. στο IQM, είπε, "Λόγω της υψηλότερης αναρμονικότητας ή μη γραμμικότητας από ό,τι στα transmons, μπορούμε να χειριστούμε τα unimons πιο γρήγορα, οδηγώντας σε λιγότερα σφάλματα ανά λειτουργία."
Οι επιστήμονες επινόησαν τσιπ με τρία unimon qubits για να αποδείξουν πειραματικά το unimon. Το νιόβιο χρησιμοποιήθηκε ως υπεραγώγιμο υλικό εκτός από τις συνδέσεις Josephson.
Οι επιστήμονες μέτρησαν το unimon qubit και βρήκαν ότι έχει ανοσία στον θόρυβο, χρειάζεται μόνο μία μόνο σύνδεση Josephson και έχει σχετικά υψηλή αναρμονικότητα. Σε αντίθεση με τους υπερεπαγωγείς που βασίζονται σε συστοιχίες διασταύρωσης που χρησιμοποιούνται στα παραδοσιακά qubits fluxonium ή quarton, η γεωμετρική επαγωγή του unimon έχει τη δυνατότητα να είναι πιο προβλέψιμη και να αυξάνει την απόδοση.
Καθ. Möttönen είπε, «Τα Unimons είναι τόσο απλά και έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα transmon. Το γεγονός ότι το πρώτο unimon που δημιουργήθηκε ποτέ λειτούργησε τόσο καλά δίνει άφθονο χώρο για βελτιστοποίηση και σημαντικές ανακαλύψεις. Ως τα επόμενα βήματα, θα πρέπει να βελτιστοποιήσουμε τη σχεδίαση για ακόμη υψηλότερη προστασία από το θόρυβο και να επιδείξουμε πύλες δύο qubit."
«Στοχεύουμε σε περαιτέρω βελτιώσεις στο σχεδιασμό, τα υλικά και το χρόνο πύλης του unimon για να σπάσουμε τον στόχο πιστότητας 99.99% για χρήσιμο κβαντικό πλεονέκτημα με θορυβώδη συστήματα και αποτελεσματικά κβαντική διόρθωση σφάλματος. Αυτή είναι μια πολύ συναρπαστική μέρα για τους κβαντικούς υπολογιστές!».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Hyyppä, Ε., Kundu, S., Chan, CF et αϊ. Unimon qubit. Nat Commun 13, 6895 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-34614-w
