I computer quantistici possono elaborare più rapidamente grandi quantità di dati perché eseguono molti passaggi di calcolo in parallelo. Il vettore di informazioni del computer quantistico è un qubit. I qubit non possiedono solo le informazioni di "0" e "1", ma anche valori intermedi. Tuttavia, la difficoltà consiste nel produrre qubit sufficientemente piccoli e che possono essere cambiati abbastanza velocemente da eseguire calcoli quantistici.
I circuiti superconduttori sono un'opzione molto promettente. I superconduttori sono materiali che non hanno resistenza elettrica a temperature estremamente basse e, quindi, condurre la corrente elettrica senza perdite. Questo è importante per mantenere lo stato quantico di qubit e per collegarli in modo efficiente.
Gralmonio qubit: superconduttori e sensibili
I ricercatori del KIT sono ora riusciti a sviluppare nuovi qubit superconduttori non convenzionali. “Il nucleo di un qubit superconduttore è una cosiddetta giunzione Josephson che serve a immagazzinare informazioni quantistiche. Qui, abbiamo apportato una modifica cruciale", afferma il dott. Ioan M. Pop dell'Istituto per i materiali e le tecnologie quantistiche (IQMT) di KIT.
Di norma, tali giunzioni Josephson per bit quantistici superconduttori sono ottenute da una sottile barriera di ossido che separa due strati di alluminio. "Per i nostri qubit, utilizziamo un singolo strato di alluminio granulare, un superconduttore costituito da granuli di alluminio di dimensioni di pochi nanometri che sono incorporati in una matrice di ossido", afferma Pop. Quindi, il materiale si auto-struttura in una rete tridimensionale di giunzioni Josephson.
“È affascinante vedere che tutte le proprietà del nostro qubit sono dominate da una piccolissima giunzione di soli 20 nm. Di conseguenza, agisce come una lente d'ingrandimento di microscopici difetti materiali nei qubit superconduttori e offre una promettente opzione di miglioramento», aggiunge Simon Günzler, IQMT.
I qubit sono interamente realizzati in alluminio granulare
I progressi raggiunti dal team si basano su un approccio precedentemente testato utilizzando i cosiddetti qubit di fluxonium. Parti di questa versione precedente erano realizzate in alluminio granulare, mentre altre erano costituite da alluminio convenzionale. Ora, tutti i qubit sono realizzati in alluminio granulare. “E se un circuito quantistico potesse essere ritagliato da una pellicola metallica, ciò si tradurrebbe in opportunità completamente nuove per produzione industriale mediante processi di incisione e applicazione estesa di qubit, ad esempio in forti campi magnetici”, afferma Dennis Rieger del Physikalisches Institut di KIT.
