Μια ομάδα φυσικών του Πανεπιστημίου Aalto έσπρωξε τα όρια της κβαντικής υπολογιστικής, επιτυγχάνοντας χρόνο συνοχής transmon qubit που φτάνει το χιλιοστό του δευτερολέπτου, σημειώνοντας ένα σημαντικό άλμα στον τομέα.
Υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Mikko Möttönen, η ερευνητική ομάδα Quantum Computing and Devices (QCD) μέτρησε μέγιστο χρόνο συνοχής echo 1,06 χιλιοστών του δευτερολέπτου, με διάμεσο τα 0,5 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αυτό υπερβαίνει κατά πολύ τα προηγούμενα επιστημονικά ρεκόρ, τα οποία έφταναν μόλις τα 0,6 χιλιοστά του δευτερολέπτου.
«Μόλις μετρήσαμε χρόνο συνοχής echo για transmon qubit που έφτασε το χιλιοστό του δευτερολέπτου στο μέγιστο, με διάμεσο το μισό χιλιοστό του δευτερολέπτου», δήλωσε ο Mikko Tuokkola, ο διδακτορικός φοιτητής που διεξήγαγε και ανέλυσε τις μετρήσεις. Τα ευρήματα της ομάδας δημοσιεύθηκαν στο έγκριτο περιοδικό Nature Communications στις 8 Ιουλίου.
Ο χρόνος συνοχής qubit αποτελεί κρίσιμη παράμετρο στην κβαντική υπολογιστική, καθορίζοντας για πόσο ένα κβαντικό bit διατηρεί την κβαντική του κατάσταση πριν εμφανιστούν σφάλματα λόγω θορύβου του περιβάλλοντος. Η μεγαλύτερη συνοχή επιτρέπει στους κβαντικούς υπολογιστές να εκτελούν πιο σύνθετες λειτουργίες χωρίς σφάλματα και μειώνει το επιπλέον κόστος που απαιτείται για τη διόρθωση σφαλμάτων, φέρνοντας τους ερευνητές πιο κοντά στην επίτευξη ανθεκτικής στα σφάλματα κβαντικής υπολογιστικής.
Η ανακάλυψη κατέστη δυνατή χάρη σε υψηλής ποιότητας transmon qubits που κατασκευάστηκαν στις καθαρές εγκαταστάσεις του Πανεπιστημίου Aalto, χρησιμοποιώντας υπεραγώγιμη μεμβράνη που παρείχε το Τεχνικό Ερευνητικό Κέντρο της Φινλανδίας (VTT). Οι ερευνητές έχουν τεκμηριώσει λεπτομερώς την προσέγγισή τους ώστε να είναι αναπαραγώγιμη από ερευνητικές ομάδες παγκοσμίως.
«Οι κβαντικοί υπολογιστές βρίσκονται στο κατώφλι της χρησιμότητας με την αύξηση της συνοχής και της πιστότητας των qubits», εξήγησε ο καθηγητής Möttönen. «Οι πρώτες εφαρμογές φαίνεται να αφορούν την επίλυση δύσκολων αλλά σύντομων μαθηματικών προβλημάτων, όπως προβλήματα δυαδικής βελτιστοποίησης υψηλής τάξης». Προβλέπει βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια, αρχικά μέσω πρώιμων αλγορίθμων NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) και αργότερα σε μηχανές με ελαφριά διόρθωση σφαλμάτων.
Αυτό το επίτευγμα αποτελεί μέρος των ευρύτερων πρωτοβουλιών κβαντικής τεχνολογίας της Φινλανδίας, συμπεριλαμβανομένων του Finnish Quantum Flagship και του Κέντρου Αριστείας στην Κβαντική Τεχνολογία της Ακαδημίας της Φινλανδίας. Για την επιτάχυνση μελλοντικών ανακαλύψεων, η ομάδα QCD έχει ανοίξει θέσεις για έναν ανώτερο ερευνητή και δύο μεταδιδακτορικούς ερευνητές.