Att bygga en universell kvantdator är en utmanande uppgift på grund av kvantbitarnas bräcklighet, eller qubits för kort. För att hantera detta problem, olika typer av felkorrigering har utvecklats. Konventionella metoder gör detta genom aktiva korrigeringstekniker. I kontrast, forskare under ledning av prof. David DiVincenzo från Forschungszentrum Jülich och RWTH Aachen University, tillsammans med partners från University of Basel och QuTech Delft, har nu föreslagit en design för en krets med passiv felkorrigering. En sådan krets skulle redan i sig vara felskyddad och skulle avsevärt kunna påskynda konstruktionen av en kvantdator med ett stort antal qubits.

För att koda kvantinformation på ett tillförlitligt sätt, vanligtvis, flera imperfekta qubits kombineras för att bilda en så kallad logisk qubit. Quantum felkorrigeringskoder, eller QEC-koder för kort, gör det möjligt att upptäcka fel och sedan rätta till dem, så att kvantinformationen bevaras under en längre tid.

I princip, Teknikerna fungerar på liknande sätt som aktiv brusreducering i hörlurar:I ett första steg, något fel upptäcks. Sedan, en korrigerande operation utförs för att ta bort felet och återställa informationen till dess ursprungliga rena form.

Dock, tillämpningen av sådan aktiv felkorrigering i en kvantdator är mycket komplex och kommer med en omfattande användning av hårdvara. Vanligtvis, komplex felkorrigerande elektronik krävs för varje qubit, gör det svårt att bygga kretsar med många qubits, som krävs för att bygga en universell kvantdator.

Den föreslagna designen för en supraledande krets, å andra sidan, har en slags inbyggd felkorrigering. Kretsen är utformad på ett sådant sätt att den redan är i sig skyddad mot omgivningsljud samtidigt som den fortfarande är kontrollerbar. Konceptet kringgår därmed behovet av aktiv stabilisering på ett mycket hårdvarueffektivt sätt, och skulle därför vara en lovande kandidat för en framtida storskalig kvantprocessor som har ett stort antal qubits.

"Genom att implementera en gyrator - en tvåportsenhet som kopplar ström på en port till spänning på den andra - mellan två supraledande enheter (så kallade Josephson-övergångar), vi skulle kunna avstå från kravet på aktiv feldetektering och stabilisering:när det kyls ner, qubiten är i sig skyddad mot vanliga typer av brus, sa Martin Rymarz, en Ph.D. student i gruppen av David DiVincenzo och första författare till tidningen, publicerad i Fysisk granskning X.

"Jag hoppas att vårt arbete kommer att inspirera ansträngningar i labbet; jag inser att detta, som många av våra förslag, kan vara lite före sin tid", sa David DiVincenzo, Grundare av JARA-institutet för kvantinformation vid RWTH Aachen University och chef för Institutet för teoretisk nanoelektronik (PGI-2) vid Forschungszentrum Jülich. "Ändå, med tanke på den professionella expertis som finns, vi erkänner möjligheten att testa vårt förslag i labbet inom överskådlig framtid."

David DiVincenzo anses vara en pionjär inom utvecklingen av kvantdatorer. Bland annat, hans namn är associerat med de kriterier som en kvantdator måste uppfylla, de så kallade "DiVincenzo-kriterierna".