Mengisi daya qubit mendapat peningkatan seribu kali lipat – Dunia Fisika

Para peneliti di AS telah meningkatkan waktu koherensi bit kuantum muatan (qubit) sebanyak 1000 kali lipat berkat kemajuan dalam bahan yang digunakan untuk membuatnya. Dipimpin oleh Dafei Jin dari Pusat Bahan Skala Nano Argonne dan david schuster dari Stanford University dan University of Chicago, tim multi-institusi juga menunjukkan bahwa keadaan qubit ini dapat dibaca dengan fidelitas 98.1% – nilai yang menurut Jin akan semakin meningkat dengan bantuan teknologi pembacaan yang lebih canggih.

Waktu koherensi sangat penting dalam komputasi kuantum, karena ini menunjukkan berapa lama sebuah qubit dapat tetap berada dalam superposisi beberapa keadaan sebelum kebisingan lingkungan menyebabkannya terurai, atau kehilangan sifat kuantumnya. Selama periode ini, komputer kuantum dapat melakukan komputasi kompleks yang tidak dapat dilakukan oleh komputer klasik.

Banyak sistem kuantum dapat bertindak sebagai qubit. Spin qubit, misalnya, mengkodekan informasi kuantum dalam spin elektron atau inti, yang bisa naik, turun, atau superposisi keduanya. Qubit muatan, pada bagiannya, mewakili informasi kuantum melalui ada atau tidaknya kelebihan muatan pada elektron yang terkandung dalam sistem qubit. Mereka relatif baru – anggota tim menciptakan yang pertama pada tahun 2022 – dan Jin mengatakan mereka memiliki beberapa keunggulan dibandingkan spin qubit.

“Qubit pengisian daya biasanya memungkinkan kecepatan pengoperasian yang jauh lebih cepat karena muatan sangat berpasangan dengan medan listrik,” jelasnya. “Ini menguntungkan dibandingkan spin qubit karena spin lemah berpasangan dengan medan magnet. Perangkat qubit pengisi daya umumnya lebih mudah dibuat dan dioperasikan, karena sebagian besar infrastruktur fabrikasi dan pengoperasian yang ada didasarkan pada muatan dan medan listrik, bukan putaran dan medan magnet. Seringkali mereka dapat dibuat lebih kompak.”

Ultraclean sangat tenang

Jin menjelaskan bahwa para peneliti menciptakan qubit muatan dengan menjebak elektron dalam titik kuantum, yang merupakan kumpulan atom berskala nano yang berperilaku seperti partikel kuantum tunggal. Titik kuantum terletak pada permukaan yang terbuat dari neon padat dan ditempatkan dalam ruang hampa.

Menurut Jin, lingkungan yang sangat bersih ini adalah kunci keberhasilan eksperimen tersebut. Neon sebagai gas mulia tidak akan membentuk ikatan kimia dengan unsur lain. Faktanya, seperti yang ditunjukkan tim dalam a Fisika Alam makalah penelitian, neon di lingkungan bersuhu rendah dan hampir vakum akan mengembun menjadi padatan semi-kuantum ultra murni tanpa apa pun yang dapat menimbulkan kebisingan ke dalam qubit. Kurangnya kebisingan ini memungkinkan tim untuk meningkatkan waktu koherensi qubit muatan dari 100 nanodetik pada upaya sebelumnya menjadi 100 mikrodetik.

Terlebih lagi, para peneliti membacakan keadaan qubit tersebut dengan kesetiaan 98.1%. tanpa menggunakan penguat terbatas kuantum, yang digambarkan Jin sebagai “perangkat khusus yang ditempatkan pada suhu sangat rendah (dalam kasus kami 10 milikelvin) yang dapat memperkuat sinyal elektromagnetik lemah tetapi menghasilkan kebisingan termal hampir nol”. Karena perangkat tersebut meningkatkan kemampuan pembacaan, memperoleh fidelitas 98.1% tanpa perangkat tersebut, kata Jin, sangat mengesankan. “Dalam eksperimen kami di masa depan, setelah kami menggunakannya, ketelitian pembacaan kami akan jauh lebih tinggi,” tambahnya.

Tonggak berikutnya

Meskipun peningkatan waktu koherensi seribu kali lipat sudah merupakan peningkatan besar dibandingkan sistem charge qubit sebelumnya, para peneliti berharap lebih banyak lagi di masa depan. Menurut Jin, perhitungan teoretis tim menunjukkan bahwa sistem qubit muatan dapat mencapai waktu koherensi 1-10 milidetik, yang mewakili faktor peningkatan 10-100 dibandingkan nilai saat ini. Namun, untuk mewujudkan hal ini, para ilmuwan perlu mendapatkan kontrol yang lebih baik atas setiap aspek eksperimen, mulai dari desain dan fabrikasi perangkat hingga kontrol qubit.

Selain itu, Jin dan rekannya terus mencari cara untuk meningkatkan sistem lebih jauh lagi.

“Pencapaian terbesar selanjutnya adalah menunjukkan bahwa dua qubit muatan dapat dihubungkan bersama,” kata Jin. “Kami telah mengerjakannya dan mencapai banyak kemajuan. Setelah kami mencapai hal tersebut, platform qubit kami siap untuk komputasi kuantum universal, meskipun beberapa detail performa dapat terus ditingkatkan.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/charge-qubits-get-a-thousand-fold-boost/