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解决量子计算中退相干问题的新方法

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  物理学家和工程师已经找到了一种方法,来识别和解决商用量子计算中的材料缺陷。由彼得·雅各布森(Peter Jacobson)博士领导的团队发现,在量子计算制造过程中引入的不完美会降低电路的有效性。他说:“超导量子电路正在吸引Google和IBM等行业巨头的兴趣,但广泛的应用受到了‘退相干’的阻碍,这种现象会导致信息丢失”。

  退相干主要是由于超导电路和硅芯片之间的相互作用--一个物理学问题,以及在制造过程中引入的材料缺陷--一个工程问题共同导致的。Peter Jacobson 表示:“因此,我们需要团结物理学家和工程师来找到一个解决方案”。

  该团队使用了一种被称为太赫兹扫描近场光学显微镜(THz SNOM)的方法,结合了原子力显微镜与太赫兹光源和探测器。这提供了一个高空间分辨率的组合,可观察小到病毒的细微结构并实现局部光谱测量。

  Aleksandar Raki? 教授说,该技术通过将光聚焦到金属尖端,实现了在纳米尺度而非宏观尺度的探测。Raki? 教授说:“这为我们了解不完美的位置提供了新的途径,因此我们可以减少退相干,并帮助减少超导量子设备的损失”。

  他继续表示:“我们发现,常用的制造配方无意中在硅芯片中引入了缺陷,这有助于退相干的发生。而且我们还表明,表面处理可以减少这些缺陷,这反过来又减少了超导量子电路的损失”。

  Arkady Fedorov 副教授说,这使得该团队能够确定在工艺中哪里引入了缺陷,并优化制造协议以解决这些缺陷。Fedorov 博士说:“我们的方法允许对同一个器件进行多次探测,而其他方法通常需要在探测前将器件切割开来。团队的结果提供了一条改进超导设备用于量子计算应用的途径”。