Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts apresentaram uma arquitetura qubit supercondutora alternativa com maior tempo de operação e menos sensibilidade a erros. Estas são duas características principais que podem levar a computadores quânticos comerciais de uso geral. A arquitetura foi testada em circuitos de um e dois qubits, o que confirmou sua promessa.
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Os computadores quânticos modernos do Google e da IBM em qubits supercondutores usam os chamados qubits transmonium para construir elementos lógicos. Esses qubits são baseados em uma junção Josephson operando em uma única frequência. Cerca de dez anos atrás, foram propostos qubits baseados em junções Josephson de dupla frequência. Arquitetonicamente, os qubits transmonium podem ser considerados únicos, enquanto os qubits fluxônios estão envolvidos em grupos – cadeias nas quais existem várias ou mesmo muitas junções Josephson. Nesses grupos, qubits de fluxonium de baixa frequência foram usados para armazenar estados quânticos (qubits), e os de alta frequência foram usados para operações lógicas (gates).
Com o tempo, foi demonstrado que os qubits de fluxonium eram capazes de manter qubits em um estado coerente por aproximadamente uma ordem de magnitude mais longa, permitindo tempo para realizar operações lógicas com uma taxa de erro menor do que no caso dos qubits transmonium. Assim, um dos trabalhos deste verão mostrou que o tempo de vida de um qubit de fluxonium atingiu 1,43 ms. Até recentemente, os especialistas trabalharam pouco com o fluxonium, mas suas qualidades marcantes não podem ser ignoradas – este poderia ser o caminho mais curto para computadores quânticos universais produtivos e escaláveis.
Uma arquitetura quântica tolerante a falhas na qual um qubit transmonium acopla dois qubits de fluxonium. Fonte da imagem: Sociedade Americana de Física
Em um novo trabalho, pesquisadores do MIT mostraram como aumentar a confiabilidade (imunidade a ruído) de qubits de fluxonium. O fato é que a forte ligação formada entre os qubits de fluxonium da cadeia, além das propriedades úteis, também levou ao aumento da influência dos erros. Portanto, os cientistas realmente diluiram os qubits de fluxonium com os transmonium, inserindo um elemento transmonium entre dois fluxônios.
Estudos realizados para circuitos de fluxonium de um e dois qubits mostraram que a precisão das portas de dois qubits baseadas na nova arquitetura atingiu 99,9%, e a porta de um qubit atingiu um valor recorde de 99,99%, conforme os cientistas descreveram em um artigo na revista Physical Review X.