குவாண்டம் கணினிகளில் உள்ள குயூபிட்களை இரைச்சலில் இருந்து பாதுகாத்தல்

பிரான்சில் உள்ள பல நிறுவனங்களுடன் இணைந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, வெளிப்புற இரைச்சலில் இருந்து குவாண்டம் கணினியில் உள்ள குயூபிட்களைப் பாதுகாக்க கூப்பர் ஜோடிகளைப் பயன்படுத்துவதற்கான வழிமுறையை உருவாக்கியுள்ளது. இயற்பியல் விமர்சனம் X இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வறிக்கையில், சத்தத்திற்கு குயூபிட் உணர்திறன் சிக்கலை எவ்வாறு சமாளித்தார்கள் மற்றும் சோதனையின் போது அவர்களின் அணுகுமுறை எவ்வளவு சிறப்பாக செயல்பட்டது என்பதை குழு விவரிக்கிறது.

குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதற்கான தடைகளில் ஒன்று அவற்றின் குயூபிட்களை பாதிக்கும் வெளிப்புற சத்தம் ஆகும். சத்தத்தைக் கையாள்வதற்கான மிகச் சிறந்த வழிகளில் ஒன்று, கணினியில் பயன்படுத்தப்படும் குவாண்டம் தகவலை இடமாற்றம் செய்வதாகும். ஏனெனில் பிரச்சனைகளை உருவாக்கும் சத்தம் உள்ளூர்மயமாக்கப்படுகிறது. தகவல் எங்கு சேமிக்கப்படுகிறது என்பதை நீக்குவதே யோசனையாகும், அதைச் செய்வதற்கான புதிய வழியை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கியுள்ளனர்.

குவாண்டம் கணினியின் உள்ளே, மீக்கடத்தி சுற்றுகள் தகவல்களைச் சேமிக்கப் பயன்படுகின்றன. கூப்பர் ஜோடிகள் எனப்படும் எலக்ட்ரான் ஜோடிகளைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் நிலைகளை விவரிக்கலாம். ஜோடி எலக்ட்ரான்கள் ஜோசப்சன் சந்திப்பு வழியாகச் செல்கின்றன. ஜோசப்சன் சந்திப்புகளை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் குவாண்டம் நிலைகள் உள்ளூர்மயமாக்கப்படாத ஒரு புதிய வகை மீக்கடத்தி குயூபிட்டை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டுபிடித்தனர். இரண்டு கூப்பர் ஜோடிகள் ஒரே நேரத்தில் சுரங்கப்பாதையில் செல்ல முடியும். மீ மின்தூண்டிகளைப் பயன்படுத்தும் மீக்கடத்தி கம்பியைப் பயன்படுத்தி சந்திப்பு செய்யப்பட்டது. இந்த அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தி இயக்கவியல் குறுக்கீடு இணை சுரங்கப்பாதை விளைவைக் கட்டுப்படுத்த குழுவை இயக்கியது. இது தேவையற்ற கூப்பர் ஜோடி சுரங்கப்பாதையை அடக்கியது, ஒன்றாக சுரங்கப்பாதையில் இருந்தவற்றை எந்த சேதமும் இல்லாமல் கடந்து செல்ல அனுமதித்தது. இந்த அணுகுமுறை மீக்கடத்தி கட்டத்தின் உருப்பெருக்கத்தை இரட்டிப்பாக்க வழிவகுத்தது.

இந்த அமைப்பு குயூபிட்டின் சத்தத்திற்கு உணர்திறனில் பத்து மடங்கு குறைப்பை வெளிப்படுத்தியது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் அமைப்பில் ஒரு குவாண்டம் கட்ட சீட்டை சேர்க்க திட்டமிட்டுள்ளனர். இது கட்டம் மற்றும் மின்னூட்ட இடைவெளிகள் இரண்டிலும் சத்தத்தைக் குறைக்க அனுமதிக்கும், இது அதிக அளவிலான பாதுகாப்பை வழங்கும்.

References:

• Smith, W. C., Villiers, M., Marquet, A., Palomo, J., Delbecq, M. R., Kontos, T., & Leghtas, Z. (2022). Magnifying quantum phase fluctuations with Cooper-pair pairing. Physical Review X, 12(2), 021002.
• Pan, X., Yuan, H., Zhou, Y., Zhang, L., Li, J., Liu, S., & Yan, F. (2022). Engineering superconducting qubits to reduce quasiparticles and charge noise. arXiv preprint arXiv:2202.01435.
• Gladchenko, S., Olaya, D., Dupont-Ferrier, E., Douçot, B., Ioffe, L. B., & Gershenson, M. E. (2009). Superconducting nanocircuits for topologically protected qubits. Nature Physics, 5(1), 48-53.
• Klots, A. R., & Ioffe, L. B. (2021). Set of holonomic and protected gates on topological qubits for a realistic quantum computer. Physical Review B, 104(14), 144502.
• Manucharyan, V. E., Koch, J., Glazman, L. I., & Devoret, M. H. (2009). Fluxonium: Single cooper-pair circuit free of charge offsets. Science, 326(5949), 113-116.