Um grupo de cientistas da IQM Quantum Computers, Universidade Aalto e Centro de Pesquisa Técnica VTT da Finlândia descobriram um novo qubit supercondutor – o unimon –, para aumentar a precisão dos cálculos quânticos. A equipe alcançou as primeiras portas lógicas quânticas com unimons com 99,9% de fidelidade, um marco importante na busca para construir computadores quânticos comercialmente úteis. Esta pesquisa fundamental acabou de ser publicada na revista Nature Communications.
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Figure. Artistic impression of a unimon qubit in a quantum processor. Credits: Aleksandr Kakinen. (Graphic: Business Wire)
De todas as diferentes abordagens para criar computadores quânticos úteis, os qubits supercondutores estão na liderança. No entanto, os projetos e técnicas de qubit atualmente usados ainda não fornecem desempenho alto o suficiente para aplicações práticas. Nesta ruidosa era quântica de escala intermediária, a complexidade das computações quânticas implementáveis está principalmente limitada por erros em portas quânticas de um e dois qubits. Os cálculos quânticos devem ser ainda mais precisos para serem úteis.
“Nosso objetivo é construir computadores quânticos que ofereçam uma vantagem na resolução de problemas do mundo real. Nosso anúncio de hoje é um marco importante para a IQM e uma conquista significativa para criar melhores computadores quânticos supercondutores”, disse Mikko Möttönen, professor adjunto de Tecnologia Quântica da Universidade Aalto e do VTT, e também cofundador e cientista chefe da IQM Quantum Computers, além de responsável por liderar a pesquisa.
Hoje, a IQM apresentou um novo tipo de qubit supercondutor, batizado como unimon, que une em um único circuito as propriedades desejadas de maior anarmonia, insensibilidade total ao ruído de carga CC, sensibilidade reduzida ao ruído magnético e uma estrutura simples que consiste apenas em uma única Junção Josephson em um ressonador. A equipe alcançou fidelidades de 99,8% a 99,9% para portas de qubit único de 13 nanossegundos em três qubits unimon diferentes.
“Por causa da maior anarmonicidade, ou não linearidade, do que nos transmons, podemos operar os unimons mais rapidamente, levando a menos erros por operação”, afirmou Eric Hyyppä, que está trabalhando em seu doutorado na IQM.
Para demonstrar experimentalmente o unimon, os cientistas projetaram e fabricaram chips, cada um dos quais consistia em três qubits de unimon. Eles usaram nióbio como material supercondutor, além das junções Josephson, nas quais os condutores supercondutores foram fabricados com alumínio.
“Eu gostaria de agradecer e parabenizar o Eric e os outros membros da equipe que trabalharam incansavelmente nesta grande conquista”, comentou o professor Möttönen.
A equipe mediu o qubit unimon para ter uma anarmonicidade relativamente alta, necessitando apenas uma única Junção Josephson sem superindutores e com proteção de rolamentos contra ruído. A indutância geométrica do unimon tem o potencial de maior previsibilidade e rendimento do que os superindutores baseados em matriz de junção em qubits de fluxonium ou quarton convencionais.
“Os unimons são tão simples e ainda assim têm muitas vantagens sobre os transmons. O fato de que o primeiro unimon já fabricado funcionara tão bem dá muito espaço para otimização e grandes avanços. Como próximos passos, devemos otimizar o design para uma proteção contra ruído ainda maior e demonstrar com portas de dois qubits”, acrescentou o professor Möttönen.
Os computadores quânticos comerciais da IQM ainda usam qubits transmon. Com o transmons, a IQM já fornece computadores quânticos no local – por exemplo, a IQM está construindo o primeiro computador quântico de 54 qubits da Finlândia como parte de um projeto de inovação conjunta com o Centro de Pesquisa Técnica VTT da Finlândia e um consórcio liderada pela IQM Q-Exa também está criando um computador quântico de 20 qubits na Alemanha, para ser integrado a um supercomputador. O unimon inventado agora é um qubit alternativo que pode levar a uma maior precisão em cálculos quânticos no futuro.
“Nosso objetivo é obter mais melhorias no design, materiais e tempo de porta do unimon para quebrar a meta de fidelidade de 99,99% e obter vantagem quântica útil com sistemas ruidosos e correção eficiente de erros quânticos. Este é um dia muito emocionante para a computação quântica!” concluiu Möttönen.
Sobre a IQM Quantum Computers:
A IQM é líder pan-europeia na criação de computadores quânticos. A IQM fornece computadores quânticos no local para data centers de supercomputação e laboratórios de pesquisa, além de oferecer acesso total ao seu hardware. No caso dos clientes industriais, a IQM oferece vantagem quântica por meio de uma abordagem única de design conjunto específica para aplicativos. A IQM está criando o primeiro computador quântico de 54 qubits da Finlândia com VTT e um consórcio liderado pela IQM (Q-Exa) também está criando um computador quântico na Alemanha. Esse computador será integrado a um supercomputador HPC para criar um acelerador quântico para futuras pesquisas científicas. A IQM tem mais de 200 funcionários com escritórios em Paris, Madrid, Munique e Espoo.
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Fonte: BUSINESS WIRE