Исследователи из UNSW в Сиднее продемонстрировали самый низкий уровень шума в истории для полупроводникового квантового бита или кубита. Исследование опубликовано в Advanced Materials.

Чтобы квантовые компьютеры могли выполнять полезные вычисления, квантовая информация должна иметь точность, близкую к 100%. Зарядный шум, вызванный несовершенством материальной среды, в которой находятся кубиты, мешает квантовой информации, закодированной на них, влияя на точность информации. Ученые придумали, как решит проблему, оптимизировав процесс изготовления кремниевого чипа.

«Уровень зарядового шума в полупроводниковых кубитах был серьезным препятствием для достижения уровней точности, которые нам нужны для крупномасштабных квантовых компьютеров, — объясняет ведущий автор исследования, Людвик Кранц, доктор философии и студент Центра квантовых вычислений и коммуникационных технологий UNSW. – Наше исследование показало, что мы можем уменьшить шум заряда до значительно низкого уровня, минимизируя его влияние на наши кубиты, — заявил Кранц. – Оптимизировав процесс изготовления кремниевого чипа, мы достигли уровня шума в 10 раз ниже, чем было зарегистрировано ранее. Это самый низкий зарегистрированный зарядовый шум среди всех полупроводниковых кубитов».

Кубиты, сделанные из электронов, размещенных на атомных кубитах в кремнии, являются многообещающей платформой для крупномасштабных квантовых компьютеров. Однако кубиты, размещенные на любой полупроводниковой платформе, такой как кремний, чувствительны к зарядовому шуму.

Исследование команды показало, что наличие дефектов внутри кремниевого чипа или на границе раздела с поверхностью вносит значительный вклад в шум заряда. Уменьшив количество примесей в кремниевом чипе и разместив атомы подальше от поверхности и интерфейсов, где возникает большая часть шума, команда смогла добиться рекордного результата.