De potentiële computerrevolutie die kwantumcomputers al lang hebben beloofd, is gebaseerd op hun vreemde eigenschap die superpositie wordt genoemd. Namelijk, qubits kunnen beide logische toestanden 0 en 1 tegelijkertijd aannemen, bovenop elke waarde daartussenin. Door superposities van het hele kwantumgeheugen te beheersen, kwantumcomputers kunnen snel problemen oplossen die te veel rekentijd zouden vergen van gewone computers die alleen met nullen en enen werken.

Echter, qubits zijn gevoelig, en houden momenteel kwantuminformatie vast voor minder dan een milliseconde per keer, zelfs wanneer ze bevroren worden bewaard bij temperaturen die kouder zijn dan de donkere kant van de maan. Om alle nuttige informatie te extraheren, de methode die informatie uit qubits leest, moet zo min mogelijk tijd kosten, zo min mogelijk fouten toelaten.

Joni Ikonen, een doctoraat student aan de universiteit van Aalto, heeft een nieuwe methode ontwikkeld die daarbij helpt. Tot nu, de methode die werd gebruikt om informatie uit een qubit te lezen, was door een korte microgolfpuls toe te passen op het supergeleidende circuit dat de qubit bevat en vervolgens de gereflecteerde microgolf te meten. Na 300 nanoseconden, de toestand van de qubit kan worden afgeleid uit het gedrag van het gereflecteerde signaal.

De nieuwe methode past tegelijkertijd een extra microgolfpuls toe op de qubit zelf, evenals aan het circuit dat aan de qubit is bevestigd. Door twee pulsen te gebruiken in plaats van één, het team van Aalto was in staat om de gereflecteerde puls aanzienlijk sneller qubit-toestanden te laten onthullen dan wanneer ze slechts een enkele puls toedienden.

Bijschrift:De twee kwantumtoestanden, hier weergegeven door rode en blauwe pijlen, scheiden sneller en kunnen sneller worden afgelezen wanneer het systeem wordt gepulseerd met twee microgolven

'We waren in staat om de uitlezing in 300 nanoseconden te voltooien in onze eerste experimenten, maar we denken dat onder de 100 nanoseconden gaan om de hoek is, ' zegt Joni Ikonen.

Door de snelheid en nauwkeurigheid van de uit qubits opgehaalde informatie te verbeteren, wetenschappers kunnen mogelijk dichter bij het realiseren van de belofte van nuttige kwantumcomputers komen.

'Dit is een verbluffend resultaat om de gladde qubits op orde te krijgen. Ik hoop dat het de gemeenschap in de toekomst zal helpen om quantum suprematie en foutcorrectie te bereiken, het pad naar een kwantumcomputer van praktische waarde, ' zegt dr. Möttönen, die samen met Dr. Jan Goetz het werk begeleidde.

Het onderzoek is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .