Det globala loppet mot en fungerande kvantdator är igång. Med framtida kvantdatorer, vi kommer att kunna lösa tidigare omöjliga problem och utveckla, till exempel, komplexa läkemedel, gödselmedel, eller artificiell intelligens.

Forskningsresultaten publicerade idag i den vetenskapliga tidskriften, Naturkommunikation , föreslå hur skadliga fel i kvantberäkning kan tas bort. Detta är en ny vridning mot en fungerande kvantdator.

Även en kvantdator behöver kylflänsar

Hur kvantdatorer skiljer sig från de datorer vi använder är att istället för att beräkna med vanliga bitar, de använder kvantbitar, eller qubits. Bitarna som kraschar i din bärbara dator är antingen nollor eller enor, medan en qubit kan existera samtidigt i båda delstaterna. Denna mångsidighet hos qubits är nödvändig för komplex beräkning, men det gör dem också känsliga för yttre störningar.

Precis som vanliga processorer, en kvantdator behöver också en kylmekanism. I framtiden, tusentals eller till och med miljontals logiska qubits kan användas samtidigt i beräkning, och för att få rätt resultat, varje qubit måste återställas i början av beräkningen. Om qubitsna är för heta, de kan inte initieras eftersom de växlar mellan olika tillstånd för mycket. Det är problemet Mikko Möttönen och hans grupp har tagit fram en lösning på.

Ett kylskåp gör kvantanordningar mer tillförlitliga

Det nanoskala kylskåpet som utvecklats av forskargruppen vid Aalto -universitetet löser en enorm utmaning:med dess hjälp, de flesta elektriska kvantanordningar kan initieras snabbt. Enheterna blir därmed mer kraftfulla och pålitliga.

"Jag har arbetat med den här prylen i fem år och den fungerar äntligen!" gläds åt Kuan Yen Tan, som arbetar som postdoktor i Möttönens grupp.

Tan kylde ner en kvbitliknande supraledande resonator med tunnelering av enstaka elektroner genom en två-nanometer tjock isolator. Han gav elektronerna något för lite energi från en extern spänningskälla än vad som behövs för direkt tunneldrivning. Därför, elektronen fångar den saknade energin som krävs för tunnling från den närliggande kvantenheten, och därför förlorar enheten energi och kyls ner. Kylningen kan stängas av genom att justera den externa spänningen till noll. Sedan, även energin som är tillgänglig från kvantanordningen räcker inte för att skjuta elektronen genom isolatorn.

"Vårt kylskåp håller kvantiteter i ordning, ”Mikko Möttönen summerar.

Nästa, gruppen planerar att kyla faktiska kvantbitar utöver resonatorer. Forskarna vill också sänka minimitemperaturen som kan uppnås med kylskåpet och göra dess på/av -omkopplare supersnabb.