Удвоение пар Купера для защиты кубитов от шума в квантовых компьютерах
Группа исследователей, связанных с несколькими учреждениями во Франции, разработала способ использования пар куперовских пар для защиты кубитов внутри квантового компьютера от внешнего шума. В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review X, группа описывает решение проблемы чувствительности кубитов к шуму и насколько хорошо их подход сработал при тестировании.
Экспериментальная реализация. (a) Расширенная электрическая схема KITE с индуктивным шунтированием, включая LC-генератор с сосредоточенными параметрами (бордовый), добавленный для дисперсионного считывания, который индуктивно соединяется с цепью через общую индуктивность (фиолетовый). (b) Оптическая микрофотография физического устройства с алюминиевыми электродами светло-серого цвета и ниобиевыми электродами темно-серого цвета. Постоянные токи, микроволновые приводы и сигналы считывания направляются в систему и из нее через две встроенные в кристалл линии смещения потока (правая и нижняя) и один слабо связанный вывод (вверху слева). Вставки: изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, одного массива больших переходов [все индуктивности, изображенные на (а), реализованы одинаково] и одного маленького перехода. Предоставлено: Physical Review X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.021002
Препятствием для развития квантовых компьютеров является внешний шум, воздействующий на кубиты. Одним из наиболее многообещающих подходов к борьбе с шумом является делокализация квантовой информации, используемой в компьютере. Это связано с тем, что шум, создающий проблемы, обычно является локальным. Идея состоит в том, чтобы делокализовать место хранения информации, и исследователи разработали новый способ сделать это.
Внутри квантового компьютера находятся сверхпроводящие цепи — их состояния можно описать с помощью пар электронов, известных как куперовские пары. В таких системах пары туннелируют через переход Джозефсона. Исследователи придумали новый вид сверхпроводящего кубитав котором квантовые состояния не локализованы путем модификации джозефсоновского перехода. В их установке было разрешено одновременное туннелирование двух пар Купера. Соединение было выполнено с использованием сверхпроводящей петли, в которой также использовались сверхиндукторы. Использование этого подхода позволило команде контролировать элемент совместного туннелирования с кинетическими помехами. Это привело к подавлению туннелирования нежелательных пар Купера, позволив тем, которые туннелировали, пройти невредимыми. Подход привел к удвоению увеличения сверхпроводящей фазы.
Система показала 10-кратное снижение чувствительности кубитов к шуму. Исследователи планируют протестировать добавление к своей системе квантового сдвига фазы. Это позволило бы снизить шум как в фазовом, так и в зарядном пространстве, обеспечивая гораздо более высокую степень защиты.
