Süper iletken kuantum devrelerindeki bireysel kusurlar, Chalmers Teknoloji Üniversitesi ve Londra Royal Holloway Üniversitesi ile işbirliği içinde Ulusal Fiziksel Laboratuar (NPL) bilim adamları tarafından yapılan araştırmalar sayesinde ilk kez görüntülenmiştir.
Yayınlanan bir makalede Bilim ilerlemeleriNPL’deki bilim adamları, ilk kez süper iletken kuantum devrelerinde iki seviyeli sistem (TLS) kusurları olarak bilinen küçük malzeme kusurlarını anlamada çok önemli bir adım elde ettiler.
Önemli ilerleme, bu kusurları bulmayı, görüntülemeyi ve nihayetinde azaltmayı mümkün kılar ve siber güvenlik, optimizasyon, ilaç keşfi ve temiz enerjinin farklı alanlarında devrim yaratabilen istikrarlı ve güvenilir kuantum bilgisayarlara yol açabilir.
Kuantum bilgisayarlar için en büyük zorluk, kırılgan kuantum durumlarının ayrışmasıdır. Decoherans, bilgisayarda depolanan kuantum bilgileri kaçtığında ve geri döndürülemez bir şekilde kaybolduğunda gerçekleşir. Birkaç endüstri lideri tarafından kullanılan en umut verici platformlardan biri olan süper iletken devreler kullanılarak inşa edilen kuantum işlemciler için birincil decoherence kaynağı, devrelerde bulunan bu TLS kusurlarıdır.
Araştırmacılar bu kusurları beş yılı aşkın bir süredir biliyor olsalar da, bireysel kusurları bulmak ve her birinin canlı bir kuantum devresinde nasıl katkıda bulunduğunu incelemek mümkün olmamıştır.
Şimdi, NPL’deki bilim adamları, bireysel TLS kusurlarını ilk kez bulabilen ve inceleyebilen yeni bir araç oluşturdular. Cihaz, gelişmiş mikroskopi tekniklerini canlı kuantum devrelerle birleştirir ve termal dalgalanmaları en aza indirmek için mutlak sıfırın hemen üzerine soğutulmuş hafif, karanlık bir odada çalışır.
Bilim adamları, bu yeni aracın bu kusurları ilk kimyasal olarak tanımlamak ve sonunda bunlardan kurtulmak için incelemelerine yardımcı olacağına inanıyor, klasik bilgisayarlardan daha iyi performans göstermeye hazır güvenilir ve istikrarlı kuantum bilgisayarlar oluşturma yolunu açıyorlar.
NPL’de kıdemli bir bilim adamı ve makalenin baş yazarlarından biri olan Dr. Riju Banerjee, “Yıllarca insanlar TLS kusurlarının kuantum devrelerini bozduğuna inanıyorlardı. Sonunda her TLS kusurunun devre ile etkileşime girdiği için neden olduğu dalgalanmaları görselleştirebilmek ve decerherence olabilir.
“Yeni enstrümanımızı kullanarak aldığımız ilk veriler, devrenin etrafında gerçek bir gürültülü sıvı slosing varmış gibi görünüyor ve bireysel kusurlar, tıpkı bir göletteki yağmur damlalarından dalgalanmalar gibi halkalar olarak görünüyor.”
NPL, “Şimdi bu kötü kusurlar hakkında çok daha fazla şey öğrenebileceğimiz yeni bir aracımız var. Artık gelecekte bu kusurlardan kurtulmanın yollarını bulmamıza yardımcı olabilir.” Dedi.
