L'informatica quantistica super potente si basa su bit quantistici, alias qubit, che sono l'equivalente dei bit classici utilizzati nei computer di oggi. SQUID sono oggetto di studio per lo sviluppo di qubit. Però, il rumore di sistema può distruggere i dati memorizzati nei qubit risultanti. I calcoli hanno confermato l'evidenza sperimentale che le molecole di ossigeno adsorbite sulla superficie dello SQUID sono la fonte più probabile di rumore magnetico a bassa frequenza. Gli scienziati hanno identificato strategie di mitigazione, come la protezione delle superfici e il miglioramento degli ambienti sottovuoto. Questi approcci hanno abbassato l'ossigeno superficiale e il rumore associato ai livelli necessari affinché gli SQUID possano essere utilizzati nella prossima generazione di computer.

I dispositivi superconduttori sono candidati per lo sviluppo di qubit. Un tipo di dispositivo è chiamato SQUID per il dispositivo di interferenza quantistica superconduttore. Si basa su un anello superconduttore contenente una o due giunzioni Josephson e consente la misurazione dell'energia magnetica quantizzata. Però, la capacità di sviluppare computer quantistici basati su SQUID richiederà che i dati magnetici archiviati sopravvivano a lungo. Gli scienziati hanno scoperto l'origine del rumore magnetico in questi sistemi, e modi per minimizzarlo. Il loro lavoro fornisce una strategia di progettazione per lo sviluppo di qubit superconduttori sintonizzabili con tempi di vita lunghi.

Nell'informatica quantistica, l'informazione quantistica viene persa a causa di una perdita di sincronizzazione (sfasamento) nel flusso elettronico e del rilassamento energetico. Il rumore del flusso magnetico è una fonte dominante di sfasamento e rilassamento energetico nei qubit superconduttori. Esperimenti recentemente riportati hanno indicato che il rumore dannoso deriva da difetti magnetici non accoppiati sulle superfici dei dispositivi superconduttori. Le previsioni teoriche hanno individuato l'ossigeno come causa del rumore in questi sistemi. In un lavoro di squadra, calcoli teorici presso l'Università della California, Irvine e le misurazioni sperimentali dei loro collaboratori hanno mostrato che l'ossigeno molecolare adsorbito (O2 sulle superfici è il contributore dominante al rumore magnetico per i film sottili superconduttori di niobio e alluminio.

Il meccanismo è legato agli elettroni più esterni della molecola di ossigeno che formano uno stato di tripletto magnetico spin-1. La teoria e l'esperimento sono stati ripetuti per trovare strategie di mitigazione. Il trattamento superficiale con ammoniaca e il miglioramento dell'ambiente sottovuoto del campione ha ridotto drasticamente la contaminazione superficiale (a meno di una molecola di ossigeno per 10 nm2), minimizzazione del rumore magnetico. Negli esperimenti a raggi X presso l'Advanced Photon Source, gli scienziati hanno misurato la soppressione dello spin magnetico e del rumore magnetico. L'ossigeno molecolare è stato confermato come fonte di rumore estrinseco. L'identificazione di questa fonte spiega la debole dipendenza di questo tipo di rumore dai materiali del dispositivo.

Anche, scoprire l'origine di questo rumore invalida le teorie prevalenti per il rumore basato su difetti all'interfaccia metallo-isolante. Un'adeguata protezione della superficie e miglioramenti nel vuoto possono portare a riduzioni significative del rumore magnetico a bassa frequenza. Questa nuova comprensione dell'origine del rumore del flusso magnetico potrebbe portare a qubit superconduttori sintonizzabili in frequenza con tempi di sfasamento migliorati per i computer quantistici pratici.