Quantumcomputers moeten quantuminformatie lang bewaren om belangrijke problemen sneller te kunnen oplossen dan een normale computer. Energieverliezen brengen de toestand van de qubit van één naar nul, tegelijkertijd opgeslagen kwantuminformatie vernietigen. Bijgevolg, wetenschappers over de hele wereld hebben van oudsher gewerkt om alle bronnen van energieverlies - of -dissipatie - uit deze machines te verwijderen.

Dr. Mikko Mottonen van Aalto University en zijn onderzoeksteam hebben een andere benadering gekozen. "Jaren geleden, we realiseerden ons dat kwantumcomputers eigenlijk dissipatie nodig hebben om efficiënt te kunnen werken. De truc is om het alleen te hebben wanneer je het nodig hebt, " hij legt uit.

In hun op 11 maart 2019 te verschijnen paper in Natuurfysica , wetenschappers van Aalto University en de University of Oulu tonen aan dat ze de dissipatiesnelheid met een factor duizend kunnen verhogen in een hoogwaardige supergeleidende resonator op aanvraag - dergelijke resonatoren worden gebruikt in prototype kwantumcomputers.

"De koelkast met kwantumcircuit die we onlangs hebben uitgevonden, was de sleutel om deze afstembaarheid van dissipatie te bereiken. Toekomstige kwantumcomputers hebben een vergelijkbare functie nodig om energieverlies op aanvraag te kunnen beheersen, ', zegt Mottonen.

Volgens de eerste auteur van het werk, Dr. Matti Silveri, de resultaten van de meeste wetenschappelijke betekenis waren onverwacht.

"Tot onze grote verbazing we zagen een verschuiving in de resonatorfrequentie toen we de dissipatie aanzetten. Zeventig jaar geleden, Nobelwinnaar Willis Lamb deed zijn eerste waarnemingen van kleine energieverschuivingen in waterstofatomen. We zien dezelfde natuurkunde, maar voor het eerst in gemanipuleerde kwantumsystemen, ", legt Silveri uit.

De waarnemingen van Lamb waren destijds revolutionair. Ze toonden aan dat het modelleren van het waterstofatoom alleen niet genoeg was; er moet rekening worden gehouden met elektromagnetische velden, ook al is hun energie nul. Dit fenomeen wordt nu ook bevestigd in kwantumcircuits.

De sleutel tot de nieuwe waarneming was dat dissipatie, en vandaar de energieverschuiving, kan worden in- en uitgeschakeld. Beheersing van dergelijke energieverschuivingen is van cruciaal belang voor de implementatie van kwantumlogica en kwantumcomputers.

"Het bouwen van een grootschalige kwantumcomputer is een van de grootste uitdagingen van onze samenleving, ', zegt Mottonen.