Supraleitende Qubits scheinen vielversprechend für nützliche Quantencomputer, aber die derzeit weit verbreiteten Qubit-Designs und -Techniken bieten noch keine ausreichend hohe Leistung.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Aalto-Universität, IQM Quantum Computers und das VTT Technical Research Center haben ein neues supraleitendes Qubit namens Unimon vorgestellt. Dieses Unimon soll die Genauigkeit von Quantenberechnungen erhöhen.
Der Unimon kombiniert die gewünschten Eigenschaften einer größeren Anharmonizität, einer vollständigen Unempfindlichkeit gegenüber Gleichstromladungsrauschen, einer verringerten Empfindlichkeit gegenüber magnetischem Rauschen und einer einfachen Struktur, die lediglich aus einem einzelnen Josephson-Übergang in einem Resonator in einem einzelnen Schaltkreis besteht.
Das Team erreichte Genauigkeiten von 99.8 % bis 99.9 % für 13 Nanosekunden lange Single-Qubit-Gates auf drei Unimon-Qubits. Dies ist ein wichtiger Meilenstein bei der Suche nach kommerziell nutzbarem Bau Quantencomputer.
Professor Mikko Möttönen, gemeinsamer Professor für Quantentechnologie an der Aalto University und VTT, sagte: „Unser Ziel ist es, Quantencomputer zu bauen, die einen Vorteil bei der Lösung realer Probleme bieten. Unsere heutige Ankündigung ist ein wichtiger Meilenstein für IQM und ein bedeutender Erfolg beim Bau besserer supraleitender Quantencomputer.“
Eric Hyyppä, der an seinem Ph.D. bei IQM, sagte, „Aufgrund der höheren Anharmonizität oder Nichtlinearität als bei Transmons können wir die Unimons schneller betreiben, was zu weniger Fehlern pro Operation führt.“
Die Wissenschaftler entwickelten Chips mit drei Unimon-Qubits, um das Unimon experimentell zu demonstrieren. Abgesehen von den Josephson-Kontakten wurde Niob als supraleitendes Material verwendet.
Die Wissenschaftler haben das Unimon-Qubit gemessen und festgestellt, dass es störunempfindlich ist, nur einen einzigen Josephson-Kontakt benötigt und eine relativ hohe Anharmonizität aufweist. Im Gegensatz zu den Junction-Array-basierten Superinduktoren, die in traditionellen Fluxonium- oder Quarton-Qubits verwendet werden, hat die geometrische Induktivität des Unimons das Potenzial, besser vorhersagbar und ertragssteigernd zu sein.
Prof. Möttönen sagte, „Unimons sind so einfach und haben viele Vorteile gegenüber Transmons. Die Tatsache, dass das erste jemals hergestellte Unimon so gut funktionierte, gibt viel Raum für Optimierungen und große Durchbrüche. Als nächste Schritte sollten wir das Design für einen noch höheren Rauschschutz optimieren und Zwei-Qubit-Gates demonstrieren.“
„Wir streben weitere Verbesserungen im Design, in den Materialien und in der Gate-Zeit des Unimon an, um das 99.99-%-Treueziel für einen nützlichen Quantenvorteil mit lauten und effizienten Systemen zu brechen Quantenfehlerkorrektur. Dies ist ein sehr aufregender Tag für Quantencomputing!“
Journal Referenz:
- Hyyppä, E., Kundu, S., Chan, CF et al. Unimon-Qubit. Nat Commun 13, 6895 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-34614-w
