I computer quantistici devono conservare le informazioni quantistiche per lungo tempo per essere in grado di risolvere problemi importanti più velocemente di un normale computer. Le perdite di energia portano lo stato del qubit da uno a zero, distruggendo allo stesso tempo le informazioni quantistiche memorizzate. Di conseguenza, gli scienziati di tutto il mondo hanno tradizionalmente lavorato per rimuovere tutte le fonti di perdita di energia, o dissipazione, da queste macchine.

Il Dr. Mikko Mottonen dell'Università di Aalto e il suo gruppo di ricerca hanno adottato un approccio diverso. "Anni fa, ci siamo resi conto che i computer quantistici hanno effettivamente bisogno della dissipazione per funzionare in modo efficiente. Il trucco è averlo solo quando ne hai bisogno, " lui spiega.

Nel loro articolo che sarà pubblicato l'11 marzo 2019 in Fisica della natura , scienziati dell'Università di Aalto e dell'Università di Oulu dimostrano che possono aumentare il tasso di dissipazione di un fattore mille in un risonatore superconduttore di alta qualità su richiesta:tali risonatori sono utilizzati nei prototipi di computer quantistici.

"Il frigorifero a circuito quantistico che abbiamo inventato di recente è stata la chiave per ottenere questa sintonizzabilità della dissipazione. I futuri computer quantistici hanno bisogno di una funzionalità simile per essere in grado di controllare la perdita di energia su richiesta, "dice Mottonen.

Secondo il primo autore dell'opera, Dott. Matti Silveri, i risultati di maggior significato scientifico furono inaspettati.

"Con nostra grande sorpresa, abbiamo osservato uno spostamento nella frequenza del risonatore quando abbiamo attivato la dissipazione. Settant'anni fa, Il premio Nobel Willis Lamb fece le sue prime osservazioni sui piccoli spostamenti di energia negli atomi di idrogeno. Vediamo la stessa fisica, ma per la prima volta nei sistemi quantistici ingegnerizzati, " spiega Silveri.

Le osservazioni di Lamb erano rivoluzionarie a quel tempo. Hanno dimostrato che modellare l'atomo di idrogeno da solo non era sufficiente; i campi elettromagnetici devono essere considerati, anche se la loro energia è zero. Questo fenomeno è ora confermato anche nei circuiti quantistici.

La chiave della nuova osservazione era che la dissipazione, e quindi lo spostamento di energia, può essere acceso e spento. Il controllo di tali spostamenti di energia è fondamentale per l'implementazione della logica quantistica e dei computer quantistici.

"Costruire un computer quantistico su larga scala è una delle più grandi sfide della nostra società, "dice Mottone.