Aalto-yliopiston fyysikkoryhmä on vienyt kvanttilaskennan rajoja eteenpäin saavuttamalla uuden ennätyksen transmon-kubitien koherenssiajoissa, yltäen millisekuntitasolle ja merkiten merkittävän harppauksen alalla.
Professori Mikko Möttösen johtama Quantum Computing and Devices (QCD) -tutkimusryhmä mittasi transmon-kubitille maksimissaan 1,06 millisekunnin echo-koherenssiajan, mediaanin ollessa 0,5 millisekuntia. Tämä ylittää aiemmat tieteelliset ennätykset selvästi, jotka olivat korkeintaan 0,6 millisekuntia.
"Olemme juuri mitanneet transmon-kubitille echo-koherenssiajan, joka ylsi maksimissaan millisekuntiin ja mediaaniltaan puoleen millisekuntiin", kertoo väitöskirjatutkija Mikko Tuokkola, joka suoritti ja analysoi mittaukset. Tutkimustulokset julkaistiin arvostetussa Nature Communications -lehdessä 8. heinäkuuta.
Kubitien koherenssiaika on kvanttilaskennan keskeinen parametri, joka määrittää, kuinka pitkään kvanttibitti säilyttää kvanttitilansa ennen kuin ympäristön häiriöt aiheuttavat virheitä. Pidempi koherenssiaika mahdollistaa monimutkaisempien kvanttilaskentaoperaatioiden suorittamisen ilman virheitä ja vähentää kvanttivirheenkorjauksen vaatimaa resurssikuormaa, tuoden tutkijat lähemmäs virheensietävän kvanttilaskennan toteutumista.
Läpimurto mahdollistui korkealaatuisten transmon-kubitien ansiosta, jotka valmistettiin Aalto-yliopiston puhdastilassa käyttäen Teknologian tutkimuskeskus VTT:n toimittamaa suprajohtavaa kalvoa. Tutkijat ovat dokumentoineet menetelmänsä huolellisesti, jotta muut tutkimusryhmät ympäri maailmaa voivat toistaa tulokset.
"Kvanttitietokoneet ovat lähellä tulla hyödyllisiksi, kun kubittien koherenssi ja fideliteetti kasvavat", professori Möttönen selittää. "Ensimmäiset sovellukset näyttävät liittyvän vaikeiden mutta lyhyiden matemaattisten ongelmien ratkaisuun, kuten korkean asteen binaaristen optimointiongelmien selvittämiseen." Hän ennakoi teollisia ja kaupallisia sovelluksia seuraavan viiden vuoden sisällä, aluksi varhaisten NISQ-algoritmien (Noisy Intermediate-Scale Quantum) kautta ja myöhemmin kevyesti virheenkorjatuissa koneissa.
Saavutus on osa Suomen laajempia kvanttiteknologian hankkeita, kuten Suomen Kvanttiteknologian lippulaivaa ja Suomen Akatemian Kvanttiteknologian huippuyksikköä. Nopeuttaakseen tulevia läpimurtoja QCD-ryhmä on avannut hakuun paikat yhdelle vanhemmalle tutkijalle ja kahdelle postdoc-tutkijalle.