Máy tính lượng tử có thể xử lý lượng dữ liệu lớn nhanh hơn vì chúng thực hiện song song nhiều bước tính toán. Vật mang thông tin của máy tính lượng tử là một qubit. Qubit không chỉ sở hữu thông tin “0” và “1” mà còn có các giá trị ở giữa. Tuy nhiên, khó khăn nằm ở việc tạo ra các qubit đủ nhỏ và có thể chuyển đổi đủ nhanh để thực hiện các phép tính lượng tử.

 

Mạch siêu dẫn là một lựa chọn rất hứa hẹn. Chất siêu dẫn là vật liệu không có  ở nhiệt độ cực thấp và do đó dẫn dòng điện mà không bị tổn thất. Điều này rất quan trọng để duy trì trạng thái lượng tử của  và để kết nối chúng một cách hiệu quả.

 

Qubit gradien: Siêu dẫn và nhạy cảm

Các nhà nghiên cứu của KIT hiện đã thành công trong việc phát triển các qubit siêu dẫn mới, độc đáo. “Lõi của một qubit siêu dẫn là cái gọi là tiếp giáp Josephson dùng để lưu trữ thông tin lượng tử. Ở đây, chúng tôi đã thực hiện một sửa đổi quan trọng,” Tiến sĩ Ioan M. Pop từ Viện Vật liệu và Công nghệ Lượng tử (IQMT) của KIT cho biết.

Như một quy luật, các mối nối Josephson như vậy đối với các bit lượng tử siêu dẫn thu được nhờ một hàng rào oxit mỏng ngăn cách hai lớp nhôm. Pop cho biết: “Đối với các qubit của chúng tôi, chúng tôi sử dụng một lớp nhôm dạng hạt, một chất siêu dẫn làm từ các hạt nhôm có kích thước vài nanomet được nhúng trong một ma trận oxit. Sau đó, vật liệu này được tự cấu trúc trong một mạng ba chiều gồm các mối nối Josephson.

“Thật thú vị khi thấy rằng tất cả các thuộc tính của qubit của chúng tôi đều bị chi phối bởi một điểm nối rất nhỏ chỉ 20 nm. Do đó, nó hoạt động giống như một chiếc kính lúp soi các khiếm khuyết vật chất siêu nhỏ trong qubit siêu dẫn và đưa ra một lựa chọn đầy hứa hẹn để cải tiến,” Simon Günzler, IQMT, cho biết thêm.

 

Qubit được làm hoàn toàn bằng nhôm dạng hạt

Tiến trình mà nhóm đạt được dựa trên một phương pháp đã được thử nghiệm trước đó bằng cách sử dụng cái gọi là qubit fluxonium. Các bộ phận của phiên bản tiền nhiệm này được làm bằng nhôm dạng hạt, trong khi những bộ phận khác làm bằng nhôm thông thường. Bây giờ, toàn bộ qubit được làm bằng nhôm dạng hạt. “Và nếu một mạch lượng tử có thể được cắt ra khỏi màng kim loại, thì điều này dẫn đến những cơ hội hoàn toàn mới cho  bằng cách khắc các quy trình và ứng dụng mở rộng của qubit, ví dụ như trong ,” Dennis Rieger từ KIT's Physikalisches Institut cho biết.

Dịch "