Ülijuhtivate süsteemide müraomaduste kohta detailse teadmise saavutamine on tähtis samm kvantarvutite väljaarendamise suunas, mis võimaldaks uut tüüpi arvutustööd. Nende süsteemide imepisikeste elektrooniliste koostisosade, kiibil asuvate transistorite signaalid on aga nii väikesed, et muutuv müra tekitab interferentsi. Probleemile liitub tehnoloogia kvantfüüsikaliste seisundite tundlik loomus, mis on samuti mürale aldis. Nüüd on rahvusvaheline teadlaste meeskond edukalt mõõtnud ülijuhtiva vooluringi, niinimetatud ülijuhtiva magnetvoo kvantbiti müraspektri, mida on laialdaselt uuritud kvantarvutite väljatöötamisel.
Ülijuhtivate magnetvoogude kvantbitte mõjutava keskkonnamüra täpne mõõtmine on meeskonna juhi Jaw-Shen Tsai sõnul tähtis. “Mõõtmised võivad anda meile üliolulist informatsiooni müraallika mikroskoopilise päritolu kohta, mille osas pole meil seni kindlat arusaama,” väitis ta Physorg.com vahendusel.
Ülijuhtiva magnetvoo kvantbiti joonis. See koosneb mitmest vooluringist. Võtmeelementideks on kolm metallist “saarekest” kuvandi ülemises pooles, mida läbib ülijuhtiv elektrivool. Kvantbitile avaldatud magnetimpulsid kontrollivad selle kvantseisundeid. Pilt: Jaw-Shen Tsai, 2011.
Uuritav ülijuhtiva magnetvoo kvantbitt on mitmest ühendusest koosnev vooluring. See on võtmetähtsusega tehnoloogia kvantarvutuses, sest seda on võimalik integreerida kiipi. Esimene ületatud takistus selles uurimustöös oli kvantbiti stabiilsena ning seega rakendatavana hoidmine piisavalt kauaks, et lõpule viia kvantarvutis võimaliku esineva müra sageduse spektri mõõtmine. See saavutati rea magnetimpulsside rakendamisega, mis täiendasid kvantbiti kvantseisundit. Magnetimpulsside panus tervikule seisnes madala sagedusega kahjuliku müra mõju allasurumises, kuna impulsid mõjutavad ainult kvantseisundeid ja mitte müra.
Madala sagedusega müra allasurumine ulatus kvantinformatsiooni eluea kvantbitis peaaegu ühe suurusjärgu võrra ning võimaldas mõõta müra intensiivsust süsteemis läbi kolme sageduse suurusjärgu vahemikus 0,2–20 MHz. Hiljuti saavutatud teadmine müraspektrist saab olema väärtuslik sellise müra kahjutuks muutmise strateegiate väljatöötamisel.
Veelgi enam, meeskonna strateegi kvantbiti eluea pikendamiseks müraspektri mõõtmise võimaldamiseks pole piiratud kvantarvutise vooluringide uurimustööga; seda võib rakendada ka teistes sarnastel tingimustel töötavates süsteemides. Sellest müra vähendamise strateegiat võiks kasutada näiteks meditsiinilise pilditehnika ja sensorite arendamisel, mis tihti opereerivad signaali resolutsiooni piirialadel.
Teadusartikkel: “Noise Spectroscopy through Dynamical Decoupling with a Superconducting Flux Qubit“