Kvantdatorer behöver bevara kvantinformation under lång tid för att kunna knäcka viktiga problem snabbare än en vanlig dator. Energiförluster tar tillståndet för qubiten från ett till noll, förstöra lagrad kvantinformation samtidigt. Följaktligen, Forskare över hela världen har traditionellt arbetat för att ta bort alla källor till energiförlust – eller förlust – från dessa maskiner.

Dr. Mikko Mottonen från Aalto-universitetet och hans forskargrupp har tagit en annan inställning. "För flera år sedan, vi insåg att kvantdatorer faktiskt behöver spridning för att fungera effektivt. Tricket är att bara ha det när du behöver det, " han förklarar.

I deras papper som ska publiceras den 11 mars 2019 i Naturfysik , forskare från Aalto-universitetet och Uleåborgs universitet visar att de kan öka spridningshastigheten med en faktor tusen i en högkvalitativ supraledande resonator på begäran – sådana resonatorer används i prototyper av kvantdatorer.

"Kvantkrets-kylskåpet som vi nyligen uppfann var nyckeln för att uppnå denna avstämningsförmåga. Framtida kvantdatorer behöver en liknande funktion för att kunna kontrollera energiförluster vid behov, säger Mottonen.

Enligt den första författaren till verket, Dr Matti Silveri, resultaten av mest vetenskaplig betydelse var oväntade.

"Till vår stora förvåning, vi observerade en förändring i resonatorfrekvensen när vi slog på förlusten. För sjuttio år sedan, Nobelvinnaren Willis Lamb gjorde sina första observationer av små energiskiften i väteatomer. Vi ser samma fysik, men för första gången i konstruerade kvantsystem, " förklarar Silveri.

Lambs observationer var revolutionerande på den tiden. De visade att enbart modellering av väteatomen inte var tillräckligt; elektromagnetiska fält måste beaktas, även om deras energi är noll. Detta fenomen är nu bekräftat även i kvantkretsar.

Nyckeln till den nya observationen var att försvinnande, och därav energiskiftet, kan slås på och av. Kontroll av sådana energiskiften är avgörande för implementeringen av kvantlogik och kvantdatorer.

"Att bygga en storskalig kvantdator är en av de största utmaningarna i vårt samhälle, " säger Mottonen.