Oamenii de știință fac progrese către superioritatea cuantică

Procesul de producție Qub. Credit: Sergey Gnuskov / NUST MISIS

O echipă de cercetare ruso-germană a creat un senzor cuantic care permite accesul la măsurarea și manipularea defectelor individuale pe două niveluri în coți. Studiu realizat de NUST MISIS, Centrul cuantic rusesc și Institutul de tehnologie Karlsruhe, publicat în Informații cuantice pentru NPj, îi poate deschide drumul calcul cuantic.

În calculul cuantic, informațiile sunt codificate în biți. Qubits (sau biți cuantici), analogul mecanic cuantic al unui bit clasic, sunt sisteme coerente pe două niveluri. O modalitate majoră de cupole astăzi domuri supraconductoare bazate pe joncțiunea Josephson. Acesta este genul de cupolă IBM și Google utilizate în procesoarele lor cuantice. Cu toate acestea, oamenii de știință caută în continuare cupola perfectă – una care poate fi măsurată și controlată cu precizie, rămânând neatinsă de mediul său.

Către supremația cuantică

Elementul principal al unei cupole supraconductoare este supraconductorul la scară nanomatică – izolator – joncțiunea Josephson. Joncțiunea Josephson este o joncțiune de tunel realizată din două bucăți de metal supraconductor separate de o barieră izolatoare foarte subțire. Cel mai frecvent izolator este oxidul de aluminiu.

Tehnicile moderne nu permit construirea unei cupole cu precizie de 100%, rezultând așa-numitele defecte de tunelare pe două niveluri care limitează performanța dispozitivelor cuantice supraconductoare și provoacă erori de calcul. Aceste defecte contribuie la o viață extrem de scurtă a unei cupole sau la decoerență.

Defectele de reglare ale oxidului de aluminiu și ale suprafețelor supraconductoare sunt o sursă importantă de fluctuații și pierderi de energie în coți supraconductori, limitând în cele din urmă timpul de funcționare al computerului. Cu cât apar mai multe defecte materiale, cu atât acestea afectează mai mult performanța cubului, provocând mai multe erori de calcul, au observat cercetătorii. Noul senzor cuantic permite accesul pentru a măsura și manipula defecte individuale pe două niveluri în sistemele cuantice.

Oamenii de știință fac pași către superioritatea cuantică

Potrivit prof. Alexey Ustinov, șeful laboratorului de superconducție Metamateriale la NUST MISIS și șeful grupului de la Centrul cuantic rusesc, care a fost co-autor al studiului, senzorul în sine este un cub supraconductor și permite detectarea și manipularea defectelor individuale. Tehnicile tradiționale pentru studierea structurii materialului, cum ar fi împrăștierea cu raze X cu unghi mic (SAXS), nu sunt suficient de sensibile pentru a detecta mici defecte individuale, astfel încât utilizarea acestor tehnici nu va ajuta la construirea cupolei. Cercetătorii consideră că studiul ar putea deschide calea către spectroscopia cuantică a materialelor pentru a investiga structura defectelor tunelului și pentru a dezvolta dielectrici cu pierderi reduse, care sunt necesare urgent pentru avansarea computerelor cuantice supraconductoare.

Referință: „Senzori cuantici pentru sisteme microscopice de tunelare” de Alexander Bilmes, Serhii Volosheniuk, Jan David Brehm, Alexey V. Ustinov și Jürgen Lisenfeld, 5 februarie 2021, Informații cuantice pentru NPj.
DOI: 10.1038 / s41534-020-00359-x

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.