Apakah penting bagi komputer kuantum untuk dilindungi oleh medan magnet?

Saya telah menjelajahi situs D-Wave 2000Q ketika saya bertemu dengan aspek komputer kuantum mereka:

Lingkungan Prosesor Yang Unik

Terlindung dari 50.000 × kurang dari medan magnet Bumi

Mengapa itu relevan? Apa yang akan terjadi jika jumlahnya kurang dari 50.000x?

Mesin DWave sangat bergantung pada kontrol digital fluks-kuantum tunggal untuk mengatur titik operasi qubit dan coupler, dan untuk melaksanakan protokol anil. Setiap fluks magnet yang tersesat, jika ada saat chip didinginkan melalui transisi superkonduktornya, akan terperangkap di dalam rangkaian dan dapat menyebabkannya gagal.

Anda dapat menghitung berapa banyak pelindung yang Anda butuhkan dengan meminta medan magnet di dalam pelindung lebih kecil dari fluks kuantum pada area chip. , di mana adalah fluks kuantum dan adalah area. Jika luas chip DWave adalah (menebak) maka . Bidang bumi adalah sekitar sehingga Anda benar-benar ingin redaman bidang. Perisai 50.000 berarti bahwa Anda akan memiliki rata-rata sekitar 100 fluks kuanta yang dapat terperangkap dalam chip. Biasanya orang menambahkan situs perangkap$B = \frac{\Phi_0}{A}$$\Phi_0 \sim 2 \cdot 10^{-15} ~ \text{Wb}$$A$$(2 ~ \text{cm})^2$$B \sim 5 ~ \text{pT}$$0.25 ~ \mu \text{T}$$\times 5 \cdot 10^6$ pada chip untuk menyerap sisa fluks di area aman.

Adalah relevan untuk mengurangi noise kuantum dalam sistem. Jika kekuatan pelindung lebih dari 50.000x, lebih baik sistem komputasi kuantum terlindung dari medan magnet bumi dan karenanya pengurangan kebisingan kuantum lebih baik. , setidaknya, secara teoritis.

EDIT: Superposition adalah jantung dari komputasi kuantum. Keadaan superposisi rentan terhadap fluktuasi medan magnet luar, fluktuasi termal, gelombang radio dll., Prosesor kuantum harus berada dalam ruang di mana medan magnet seragam dan stabil untuk menghindari kebisingan kuantum yang disebabkan oleh faktor-faktor yang disebutkan di atas. Dengan demikian, mengisolasi sistem komputasi kuantum dari lingkungan yang mengganggu adalah wajib.

Mencapai lingkungan bebas kebisingan kuantum yang ideal masih merupakan tugas yang menakutkan. Namun, kemajuan yang dibuat sejauh ini telah membawa kita ke realisasi eksperimental komputer kuantum. Melindungi lebih dari 50.000x medan magnet bumi akan mengurangi derau kuantum yang disebabkan oleh medan magnet bumi.

Flux Noise dapat menjadi sumber utama dephasing untuk qubit superkonduktor. Jika Anda melihat sejarah bidang ini, ini masuk akal. Gagasan di balik Qubit Superkonduktor dapat ditelusuri ke SQUID , yang dirancang untuk menjadi magnetometer yang sangat akurat. Jadi secara umum superkonduktor qubit cenderung cukup sensitif terhadap medan magnet.

Salah satu tantangan adalah menyeimbangkan kepekaan ini terhadap noise magnetik dengan kebutuhan untuk memanipulasi qubit. Mengatasi tantangan ini adalah pokok dari makalah Rigetti tentang Qubit Superkonduktor Tunable Charge- dan Flux-Insensitive .