Ett papper, baserat på NPL-samarbetsforskning, har publicerats i tidskriften Fysiska granskningsbrev Arbetet banar väg för identifiering och eliminering av små mängder ytdefekter vars närvaro på ytorna av fasta kvantanordningar är skadlig för deras prestanda.

Forskningen var resultatet av ett fruktbart samarbete mellan NPL:s Quantum Detection Group, Quantum Device Physics Laboratory vid Chalmers tekniska högskola och Institutet för kemisk fysik vid Lettlands universitet.

Kvantberäkningens framsteg står inför en enorm utmaning när det gäller att förbättra reproducerbarheten och robustheten hos kvantkretsar. Ett av de största problemen inom detta område är förekomsten av ljud som är inbyggt i alla dessa enheter, vars ursprung har förbryllat forskare i många decennier.

Den aktuella forskningen visar att samma hyperfina signaturer av atomärt väte som används av astronomer för att studera den våldsamma födelsen av avlägsna stjärnor avslöjar sig själva i mycket små mängder i dessa små ultrakalla kvantkretsar.

Identifieringen av dessa svårfångade men skadliga spinn genom elektronspinresonans kastade nytt ljus över ursprunget till magnetiskt brus i kvantkretsar, visar stora löften för att mildra det. Anmärkningsvärt, mycket reaktivt fysikaliskt absorberat atomärt väte, en biprodukt av vattendissociation, är stabil i mycket små densiteter på ytan av dessa enheter, nära överensstämmelse med den allestädes närvarande densiteten av tidigare okända paramagnetiska arter som tros vara ansvariga för flödesbrus.

Detektionstekniken som presenteras i artikeln kan också användas i ett vidare sammanhang för att studera ytkemin hos vanliga oxidytor; viktigt för många andra områden som katalys, avkänning, medicinsk bildbehandling och miljöteknik.

Tidningen valdes ut som ett "Redaktörsförslag", och publicerades tillsammans med en annan studie av UCSB/Google som hittar liknande spektroskopiska fingeravtryck i brusspektra av supraledande qubits. Tillsammans gör dessa fynd ett betydande steg mot att förstå och eliminera brus och dekoherens i supraledande qubits och andra kvantenheter.