Et hold af fysikere ved Aalto Universitet har rykket grænserne for kvantecomputing ved at opnå en rekordlang kohærenstid på millisekund-niveau i en transmon-qubit, hvilket markerer et markant fremskridt inden for feltet.
Under ledelse af professor Mikko Möttönen har forskningsgruppen Quantum Computing and Devices (QCD) målt en maksimal echo-kohærenstid på 1,06 millisekunder med en median på 0,5 millisekunder. Dette overgår tidligere videnskabelige rekorder markant, som kun nåede op på omkring 0,6 millisekunder.
"Vi har netop målt en echo-kohærenstid for en transmon-qubit, der nåede op på et millisekund som maksimum og en median på et halvt millisekund," udtaler Mikko Tuokkola, ph.d.-studerende, som udførte og analyserede målingerne. Gruppens resultater blev offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Nature Communications den 8. juli.
Qubit-kohærenstid er en afgørende parameter i kvantecomputing, da den bestemmer, hvor længe en kvantebit kan bevare sin kvantetilstand, før fejl opstår på grund af støj fra omgivelserne. Længere kohærenstid gør det muligt for kvantecomputere at udføre mere komplekse operationer uden fejl og reducerer det ekstra arbejde, der kræves til kvantefejlkorrektion. Dette bringer forskerne tættere på at opnå fejltolerant kvantecomputing.
Gennembruddet blev gjort muligt gennem højkvalitets transmon-qubits, der er fremstillet i Aalto Universitets renrum med superledende film leveret af Teknologisk Forskningscenter Finland (VTT). Forskerne har grundigt dokumenteret deres metode for at gøre den reproducerbar for forskningsgrupper verden over.
"Kvantecomputere er på nippet til at blive nyttige med stigende qubit-kohærenstid og fidelitet," forklarer professor Möttönen. "De første anvendelser ser ud til at ligge inden for løsning af svære, men korte matematiske problemer, såsom højordens binære optimeringsproblemer." Han forventer industrielle og kommercielle anvendelser inden for de næste fem år, først gennem tidlige NISQ-algoritmer (Noisy Intermediate-Scale Quantum) og senere i let fejlkorrigerede maskiner.
Denne præstation er en del af Finlands bredere kvanteteknologiske initiativer, herunder det finske Quantum Flagship og Akademiet for Finland Center for Excellence i Kvanteteknologi. For at fremme fremtidige gennembrud har QCD-gruppen åbnet stillinger for en seniorforsker og to postdoc-forskere.