Een krant, gebaseerd op NPL-samenwerkingsonderzoek, is gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven Het werk maakt de weg vrij voor de identificatie en eliminatie van kleine hoeveelheden oppervlaktedefecten waarvan de aanwezigheid op de oppervlakken van solid-state kwantumapparaten schadelijk is voor hun prestaties.

Het onderzoek was het resultaat van een vruchtbare samenwerking tussen NPL's Quantum Detection Group, het Quantum Device Physics Laboratory aan de Chalmers University of Technology en het Institute of Chemical Physics aan de Universiteit van Letland.

De vooruitgang van kwantumcomputing staat voor een enorme uitdaging bij het verbeteren van de reproduceerbaarheid en robuustheid van kwantumcircuits. Een van de grootste problemen op dit gebied is de aanwezigheid van ruis die inherent is aan al deze apparaten, waarvan de oorsprong wetenschappers al tientallen jaren in verwarring brengt.

Het huidige onderzoek toont aan dat dezelfde hyperfijne handtekeningen van atomaire waterstof die door astronomen worden gebruikt om de gewelddadige geboorte van verre sterren te bestuderen, zich in zeer kleine hoeveelheden openbaren in deze kleine ultrakoude kwantumcircuits.

De identificatie van deze ongrijpbare maar schadelijke spins door elektronenspinresonantie werpt nieuw licht op de oorsprong van magnetische ruis in kwantumcircuits, grote belofte voor de mitigatie ervan. Opmerkelijk, zeer reactief gefysisorbeerd atomair waterstof, een bijproduct van waterdissociatie, is stabiel in zeer kleine dichtheden op het oppervlak van deze apparaten, nauw overeenkomend met de alomtegenwoordige dichtheid van voorheen onbekende paramagnetische soorten waarvan wordt aangenomen dat ze verantwoordelijk zijn voor fluxruis.

De detectietechniek die in het artikel wordt gepresenteerd, kan ook in een bredere context worden toegepast om de oppervlaktechemie van veelgebruikte oxide-oppervlakken te bestuderen; belangrijk voor veel andere gebieden zoals katalyse, voelen, medische beeldvorming en milieutechnologieën.

Het papier werd geselecteerd als een 'Editor's Suggestion', en werd gepubliceerd samen met een andere studie van UCSB/Google die vergelijkbare spectroscopische vingerafdrukken vindt in de ruisspectra van supergeleidende qubits. Samen vormen deze bevindingen een belangrijke stap in het begrijpen en elimineren van ruis en decoherentie in supergeleidende qubits en andere kwantumapparaten.