Нов рекорд в квантовата технология: финландските кубити станаха много по-дълготрайни

Изследователска група от университета Аалто (Финландия) постави нов световен рекорд за времето, необходимо за запазване на квантовото състояние на свръхпроводящ трансмонов кубит. Учените са успели да постигнат време на кохерентност до 1 милисекунда, като средната стойност е около 0,5 милисекунди, което значително надхвърля предишния рекорд от 0,6 милисекунди.

Това постижение стана възможно благодарение на интегрирания подход за създаване на квантовите чипове. Изследователите са използвали свръхчисти свръхпроводящи филми и са извършили всички операции в строго контролираната среда на чисто помещение. Електронно-лъчевата литография е използвана за нанасяне на вериги върху чипа, а Джоузефсоновите преходи, които действат като „мозък“ на кубита, са произведени с най-висока прецизност.

Особено внимание е обърнато на свеждането до минимум на окисляването на материала и елиминирането на микроскопичните дефекти, които обикновено водят до преждевременна декохеренция на кубитите. След изработването чипът е охладен до почти абсолютната нула в специален хладилник.

За измерване на ефективността е използван специализиран усилвател, способен да улавя слабите квантови сигнали без генериране на допълнителен шум. От четирите кубита на тестовия чип единият (обозначен като Q2) показа изключителни резултати с максимално време на кохерентност над 1 милисекунда.

Увеличаването на времето за кохерентност е от решаващо значение за развитието на квантовите изчисления. По-стабилните кубити са в състояние да изпълняват повече операции, преди да възникнат грешки, което увеличава надеждността на квантовите изчисления и намалява необходимостта от сложни методи за корекция на грешки.

Според авторите на изследването „висококохерентният кубит ще бъде от полза за научната общност и ще ускори глобалните усилия за разработване на квантови сензори, квантови симулатори и квантови компютри, базирани на свръхпроводими квантови технологии“.

Въпреки значителния напредък мащабирането на технологията за големи квантови системи остава предизвикателство. Създаването на чип с множество трансмонни кубита, всеки от които поддържа милисекундна кохерентност, е много по-трудно инженерно предизвикателство, отколкото постигането на такава кохерентност за отделни кубити.