رکورد کوانتومی جدید فنلاند

یک میلی‌ثانیه ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما برای یک کیوبیت، یک عمر است. این موفقیت می‌تواند رایانش کوانتومی را بسیار قابل اعتمادتر کند.

به گزارش ایسنا به نقل از آی‌ای، گروهی از محققان در فنلاند رکورد جهانی جدیدی را برای مدت زمانی که یک بیت کوانتومی معروف به کیوبیت می‌تواند اطلاعات خود را حفظ کند، ثبت کرده‌اند.

آنها زمان همدوسی یک کیوبیت ترانسمان ابررسانا را در بهترین حالت به یک میلی‌ثانیه کامل، با میانگین زمان نیم میلی‌ثانیه رسانده‌اند. این زمان ممکن است کوتاه به نظر برسد، اما در دنیای رایانش کوانتومی یک پیشرفت بزرگ است که می‌تواند این حوزه را متحول کند.

زمان‌ همدوسی(coherence) طولانی‌تر به این معنی است که کیوبیت‌ها می‌توانند عملیات بیشتری را اجرا کنند و رایانه‌های کوانتومی می‌توانند محاسبات بیشتری را قبل از شروع بروز خطاها انجام دهند.

نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می‌کنند: یک کیوبیت با همدوسی بالا به جامعه تحقیقاتی سود می‌رساند و تلاش‌های جهانی برای توسعه حسگرهای کوانتومی، شبیه‌سازهای کوانتومی و رایانه‌های کوانتومی مبتنی بر فناوری‌های کوانتومی ابررسانا را تسریع می‌کند.

راه رسیدن به یک کیوبیت ابررسانای پایدار

کیوبیت‌ها بسیار ظریف هستند. آنها به راحتی حالت کوانتومی خود را از طریق تعامل با محیط خود از دست می‌دهند، مشکلی که «واهمدوسی»( decoherence) نامیده می‌شود. سال‌هاست که دانشمندان در سراسر جهان در تلاشند کیوبیت‌هایی بسازند که بتوانند به اندازه کافی پایدار بمانند تا محاسبات پیچیده را انجام دهند.

پیش از این، بهترین زمان‌های همدوسی گزارش شده برای کیوبیت‌های ترانسمان (نوع محبوبی که در بسیاری از آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود) حداکثر حدود ۰.۶ میلی‌ثانیه بود. فراتر رفتن از این مقدار بسیار دشوار بوده است، زیرا حتی ذرات کوچک نویز در مواد یا تنظیمات اندازه‌گیری می‌تواند باعث فروپاشی حالت کوانتومی شود.

محققان دانشگاه آلتو در فنلاند برای غلبه بر این مشکل، نوع جدیدی از کیوبیت ترانسمان را با همدوسی غیرمعمول بالا طراحی کردند و ساختند. آنها از نوارهای ابررسانای فوق‌العاده تمیز استفاده کردند و یک تراشه را در یک محیط تمیز و بسیار کنترل‌شده ساختند.

آنها با استفاده از لیتوگرافی پرتو الکترونی (تکنیکی که برای ترسیم الگوهای ریز روی تراشه استفاده می‌شود) مدارها را با دقت حکاکی کردند و اتصالات حیاتی جوزفسون را که مانند مغز کیوبیت عمل می‌کنند، به طور دقیق ساختند.

محققان همچنین توجه ویژه‌ای به اکسیداسیون و خلوص مواد داشتند تا انواع نقص‌های میکروسکوپی که معمولاً باعث خرابی زودهنگام کیوبیت‌ها می‌شوند را کاهش دهند. پس از ساخت تراشه، با استفاده از یخچال مخصوص تا نزدیک به صفر مطلق خنک شد.

این دمای پایین به محافظت از حالت کوانتومی شکننده کمک می‌کند. برای اندازه‌گیری عملکرد، آنها از یک تقویت‌کننده تخصصی استفاده کردند که سیگنال‌های کوانتومی ضعیف را بدون اضافه کردن نویز اضافی دریافت می‌کند. در میان چهار کیوبیت روی تراشه، یکی به نام Q2 عملکرد فوق‌العاده خوبی داشت.