Een team van natuurkundigen aan de Aalto-universiteit heeft de grenzen van quantumcomputing verlegd door een recordbrekende coherentie van een milliseconde te behalen in een transmon-qubit, wat een aanzienlijke sprong voorwaarts betekent in het vakgebied.
Onder leiding van professor Mikko Möttönen mat de onderzoeksgroep Quantum Computing and Devices (QCD) een maximale echo-coherentietijd van 1,06 milliseconde met een mediaan van 0,5 milliseconde. Dit overtreft eerdere wetenschappelijke records, die slechts tot 0,6 milliseconde reikten, ruimschoots.
"We hebben zojuist een echo-coherentietijd voor een transmon-qubit gemeten die maximaal op een milliseconde uitkwam, met een mediaan van een halve milliseconde," aldus Mikko Tuokkola, de promovendus die de metingen uitvoerde en analyseerde. De bevindingen van het team zijn op 8 juli gepubliceerd in het vooraanstaande tijdschrift Nature Communications.
De coherentietijd van een qubit is een cruciale parameter in quantumcomputing die bepaalt hoe lang een quantumbit zijn quantumtoestand kan behouden voordat fouten optreden door omgevingsruis. Een langere coherentie maakt het mogelijk voor quantumcomputers om complexere operaties foutloos uit te voeren en vermindert de overhead die nodig is voor quantumfoutcorrectie, waardoor onderzoekers dichter bij fouttolerante quantumcomputers komen.
De doorbraak werd mogelijk gemaakt door hoogwaardige transmon-qubits, vervaardigd in de cleanroomfaciliteiten van de Aalto-universiteit met supergeleidende film geleverd door het Technisch Onderzoekscentrum van Finland (VTT). De onderzoekers hebben hun methode grondig gedocumenteerd om deze reproduceerbaar te maken voor onderzoeksgroepen wereldwijd.
"Quantumcomputers staan op het punt nuttig te worden dankzij toenemende qubitcoherentie en -fideliteit," legt professor Möttönen uit. "De eerste toepassingen lijken te liggen in het oplossen van moeilijke maar korte wiskundige problemen, zoals binaire optimalisatieproblemen van hoge orde." Hij verwacht binnen vijf jaar industriële en commerciële toepassingen, aanvankelijk via vroege NISQ-algoritmen (Noisy Intermediate-Scale Quantum) en later op licht foutgecorrigeerde machines.
Deze prestatie maakt deel uit van bredere Finse quantumtechnologie-initiatieven, waaronder het Finnish Quantum Flagship en het Academy of Finland Centre of Excellence in Quantum Technology. Om toekomstige doorbraken te versnellen, heeft de QCD-groep vacatures geopend voor een senior staflid en twee postdoctorale onderzoekers.