Z czego najlepiej wykonywać procesory do komputerów kwantowych? Wśród kandydatów wymienia się na przykład elektrony, fotony, jony, nadprzewodniki czy tranzystory kwantowe. Nadprzewodnikowe kubity zyskały w ostatnich latach sporą popularność, choćby w postaci transmonów. Za ich implementacją w świecie komputerów kwantowych stoją nawet największe firmy, pokroju Google i IBM.
Czytaj też: Unimon zwiększy dokładność obliczeń kwantowych. Naukowcy wreszcie mają alternatywę
Nie oznacza to jednak, że należy ograniczać się do jednego rozwiązania. Alternatywę mogłyby stanowić fluksony. Te cechują się dłuższym cyklem życia i zapewniają wyższą precyzję operacji. O tym, jak mogłyby pomóc w projektowaniu komputerów kwantowych, naukowcy piszą na łamach npj Quantum Information.
Czym zajmują się kubity? Przechowywaniem i przetwarzaniem informacji bez błędów. Niestety, jakiekolwiek zakłócenia mogą przełożyć się na utratę bądź modyfikację danych. Z tego względu tak ważna okazuje się stabilna praca kubitów nadprzewodnikowych, które zazwyczaj wymagają do osiągnięcia tego celu bardzo niskich temperatur.
Komputery kwantowe mogłyby wykonywać obliczenia znacznie szybciej niż klasyczne
Autorzy wspomnianych badań zaproponowali, by skorzystać z kubitów fluksonowych. Jako warstwę ochronną osłaniającą kubity przed zakłóceniami wprowadzili natomiast element nadprzewodzący o wysokim poziomie oporu dla prądu zmiennego. Jako że fluksony mogą pracować przy niskiej częstotliwości około 600 MHz, to przekłada się to na dłuższą żywotność i możliwość wykonania większej liczby operacji. Eksperymenty pokazały, iż w obecności fluksonów stan superpozycji utrzymywał się dłużej niż w przypadku transmonów.
Czytaj też: Kwantowa materia ma coraz mniej tajemnic. Pomógł nowy eksperyment
Naukowcy skorzystali z bramek dwukubitowych: fSim i CZ. W toku obserwacji zauważyli, że dzięki przestrajanemu elementowi sprzęgającemu dokładność operacji dwukubitowych przekroczyła 99,22%. Co więcej, udało się też doprowadzić do równoległych operacji jednokubitowych z dokładnością 99,97%. Pozwala to mieć nadzieję na rozwój obliczeń kwantowych z użyciem kubitów fluksonowych, stanowiących alternatywę dla transmonów.