Un documento, sulla base della ricerca collaborativa sugli NPL, è stato pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica Il lavoro apre la strada all'identificazione e all'eliminazione di piccole quantità di difetti superficiali la cui presenza sulle superfici di dispositivi quantistici a stato solido è dannosa per le loro prestazioni.

La ricerca è stata il risultato di una proficua collaborazione tra il Quantum Detection Group di NPL, il Laboratorio di Fisica dei Dispositivi Quantistici presso la Chalmers University of Technology e l'Istituto di Fisica Chimica presso l'Università della Lettonia.

Il progresso dell'informatica quantistica affronta un'enorme sfida nel migliorare la riproducibilità e la robustezza dei circuiti quantistici. Uno dei maggiori problemi in questo campo è la presenza di rumore intrinseco a tutti questi dispositivi, la cui origine ha lasciato perplessi gli scienziati per molti decenni.

La ricerca attuale mostra che le stesse firme iperfini dell'idrogeno atomico usate dagli astronomi per studiare la nascita violenta di stelle lontane si rivelano in quantità molto piccole in questi minuscoli circuiti quantistici ultrafreddi.

L'identificazione di questi spin sfuggenti ma dannosi mediante la risonanza di spin degli elettroni ha gettato nuova luce sull'origine del rumore magnetico nei circuiti quantistici, mostrando grandi promesse per la sua mitigazione. Sorprendentemente, idrogeno atomico fisisorbito altamente reattivo, un sottoprodotto della dissociazione dell'acqua, è stabile in densità molto piccole sulla superficie di questi dispositivi, strettamente corrispondente alla densità onnipresente di specie paramagnetiche precedentemente sconosciute ritenute responsabili del rumore di flusso.

La tecnica di rilevamento presentata nell'articolo può essere applicata anche in un contesto più ampio per studiare la chimica superficiale delle superfici di ossido di uso comune; importante per molti altri campi come la catalisi, rilevamento, imaging medico e tecnologie ambientali.

Il documento è stato selezionato come "Suggerimento dell'editore", ed è stato pubblicato insieme a un altro studio della UCSB/Google che trova impronte digitali spettroscopiche simili negli spettri di rumore dei qubit superconduttori. Insieme, questi risultati fanno un passo significativo verso la comprensione e l'eliminazione del rumore e della decoerenza nei qubit superconduttori e in altri dispositivi quantistici.