Ett forskargrupp vid Tokyo Medical and Dental University (TMDU), RIKEN, och University of Tokyo har visat hur man kan förlänga livslängden för qubits inuti kvantdatorer med hjälp av ett extra "filter" qubit. Detta arbete kan hjälpa till att göra kvantdatorer av högre kvalitet som kan användas i finansiella, kryptografisk, och kemitillämpningar.

Kvantdatorer kommer att göra stor inverkan på en mängd olika områden, från internetsäkerhet till läkemedelsutveckling. Istället för att begränsas till binära 0:or och 1:or av klassiska datorer, qubits i kvantdatorer kan anta värden som är godtyckliga superpositioner av de två. Detta gör att kvantdatorer kan lösa vissa problem, som att knäcka kryptografiska chiffer, mycket snabbare än nuvarande maskiner.

Dock, det finns en grundläggande avvägning mellan qubit -superpositionernas livstid och bearbetningshastigheten. Detta beror på att qubiterna måste skyddas noggrant från att interagera med miljön, eller så kommer den ömtåliga superpositionen att bli en enda eller noll i en process som kallas avkoherens. För att fördröja denna förlust av kvantitrohet, qubits i kvantdatorer är endast svagt kopplade till den kontrollinje genom vilken qubit -kontrollpulserna appliceras. Tyvärr, en sådan svag koppling begränsar hastigheten som beräkningar kan köras.

Nu, teamet vid Tokyo Medical and Dental University (TMDU) visar teoretiskt hur koppling av en andra "filter" qubit till kontrolledningen kan kraftigt minska buller och spontana strålningsförluster som leder till dekoherens. Detta gör att anslutningarna kan vara starka, som lämpar sig för snabbare cykeltider.

"I vår lösning, filterkvittan fungerar som en olinjär spegel, som helt reflekterar strålning från qubit på grund av destruktiv interferens men överför starka styrpulser på grund av absorptionsmättnad, "säger författaren Kazuki Koshino.

Denna forskning hjälper till att åstadkomma en framtid där kvantdatorer kan hittas i varje affärs- och forskningslabb. Många operativa forskningsföretag skulle vilja använda kvantdatorer för att lösa optimeringsproblem som ansågs för intensiva för konventionella datorer, medan kemister skulle vilja använda dem för att simulera atomernas rörelse inuti molekyler.

"Kvantdatorer förbättras dag för dag av företag inklusive IBM och Google. När de blir snabbare och mer robusta, de kan vara ännu mer utbredda, "säger seniorförfattaren Yasunobu Nakamura.