Um grupo de cientistas da Aalto University, IQM Quantum Computers e VTT Technical Research Center descobriram um novo qubit supercondutor, o unimon, para aumentar a precisão dos cálculos quânticos. A equipe alcançou os primeiros portões lógicos quânticos com unimons com 99,9% de fidelidade – um marco importante na busca de construir computadores quânticos comercialmente úteis. Esta pesquisa acaba de ser publicada na revista Nature Communications.
De todas as diferentes abordagens para construir computadores quânticos úteis, os qubits supercondutores estão na liderança. No entanto, os projetos e técnicas de qubit atualmente usados ainda não fornecem desempenho alto o suficiente para aplicações práticas. Nesta era ruidosa de quantum de escala intermediária (NISQ), a complexidade das computações quânticas implementáveis é principalmente limitada por erros em portas quânticas de um e dois qubits. Os cálculos quânticos precisam se tornar mais precisos para serem úteis.
“Nosso objetivo é construir computadores quânticos que ofereçam uma vantagem na resolução de problemas do mundo real. Nosso anúncio hoje é um marco importante para o IQM e uma conquista significativa para construir computadores quânticos supercondutores melhores”, disse o professor Mikko Möttönen, professor adjunto de Quantum Technology na Aalto University e VTT, e também cofundador e cientista-chefe da IQM Quantum Computers, que liderou a pesquisa.
Hoje, Aalto, IQM e VTT introduziram um novo tipo de qubit supercondutor, o unimon, que une em um único circuito as propriedades desejadas de maior anarmonicidade, insensibilidade total ao ruído de carga CC, sensibilidade reduzida ao ruído magnético e uma estrutura simples consistindo apenas de uma única junção Josephson em um ressonador. A equipe alcançou fidelidades de 99,8% a 99,9% para portas de qubit único de 13 nanossegundos em três qubits unimon diferentes.
“Devido à maior anarmonicidade, ou não-linearidade, do que nos transmons, podemos operar os unimons mais rapidamente, levando a menos erros por operação”, disse Eric Hyyppä, que está trabalhando em seu doutorado. no IQM.
Para demonstrar experimentalmente o unimon, os cientistas projetaram e fabricaram chips, cada um dos quais consistia em três qubits de unimon. Eles usaram nióbio como material supercondutor, além das junções Josephson, nas quais os condutores supercondutores foram fabricados com alumínio.
A equipe mediu o qubit unimon para ter uma anarmonia relativamente alta, exigindo apenas uma única junção Josephson sem superindutores e proteção de rolamento contra ruído. A indutância geométrica do unimon tem o potencial de maior previsibilidade e rendimento do que os superindutores baseados em matriz de junção em fluxonium convencional ou qubits quarton.
“Os Unimons são tão simples e ainda têm muitas vantagens sobre os transmons. O fato de que o primeiro unimon já feito funcionou tão bem, dá muito espaço para otimização e grandes avanços. Como próximos passos, devemos otimizar o design para proteção de ruído ainda maior e demonstrar portões de dois qubits”, acrescentou o Prof. Möttönen.
“Nosso objetivo é obter mais melhorias no design, materiais e tempo de porta do unimon para quebrar a meta de fidelidade de 99,99% para vantagem quântica útil com sistemas ruidosos e correção de erro quântico eficiente. Este é um dia muito emocionante para a computação quântica”, concluiu Prof. Möttönen.
Publicado em 24/11/2022 07h29
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