Ist es wichtig, dass ein Quantencomputer durch das Magnetfeld abgeschirmt wird?

Ich habe die D-Wave 2000Q-Site durchsucht, als ich auf diesen Aspekt ihrer Quantencomputer gestoßen bin:

Eine einzigartige Prozessorumgebung

Abgeschirmt auf 50.000 × weniger als das Erdmagnetfeld

Warum ist das relevant? Was würde passieren, wenn es viel weniger als 50.000x wäre?

Die DWave-Maschine ist stark auf die digitale Einzelfluss-Quanten- Steuerung angewiesen, um Qubit- und Koppler-Betriebspunkte einzurichten und das Glühprotokoll auszuführen. Jeder Streumagnetfluss, falls vorhanden , während der Chip durch seinen Supraleitungsübergang abgekühlt wird, wird eingefangen innerhalb der Schaltung und kann dazu führen , dass zu versagen.

Sie können berechnen, wie viel Abschirmung Sie benötigen, indem Sie verlangen, dass das Magnetfeld innerhalb der Abschirmung kleiner als ein Flussquant über die Fläche des Chips ist. , wobei das Flussquantum und die Fläche ist. Wenn die Fläche des DWave-Chips (Vermutung) ist, dann ist . Das Erdfeld ist ungefähr also wollen Sie wirklich Dämpfung des Feldes. Eine Abschirmung von 50.000 bedeutet, dass Sie durchschnittlich etwa 100 Flussquanten haben, die sich im Chip einfangen können. Normalerweise fügen Leute Fangstellen hinzu$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$ auf dem Chip, um das verbleibende Flussmittel in sicheren Bereichen zu binden.

Es ist wichtig, das Quantenrauschen im System zu reduzieren. Wenn die Abschirmstärke mehr als das 50.000-fache beträgt, ist das Quantencomputersystem besser gegen das Erdmagnetfeld abgeschirmt und damit besser gegen Quantenrauschen. zumindest theoretisch.

EDIT: Überlagerung ist das Herzstück des Quantencomputers. Der Überlagerungszustand ist anfällig für schwankende externe Magnetfelder, thermische Schwankungen, Radiowellen usw. Der Quantenprozessor sollte sich in einem Raum befinden, in dem das Magnetfeld gleichmäßig und stabil ist, um Quantenrauschen zu vermeiden, das durch die oben genannten Faktoren verursacht wird. Daher ist es obligatorisch, das Quantencomputersystem von seiner störenden Umgebung zu isolieren.

Das Erreichen einer idealen Umgebung ohne Quantenrauschen ist immer noch eine entmutigende Aufgabe. Die bisher erzielten Fortschritte haben uns jedoch zu experimentellen Realisierungen von Quantencomputern geführt. Die Abschirmung des Erdmagnetfelds von mehr als 50.000x würde das durch das Erdmagnetfeld induzierte Quantenrauschen verringern.

Flussrauschen kann eine Hauptquelle für die Dephasierung supraleitender Qubits sein. Wenn Sie sich die Geschichte des Feldes ansehen, ist dies absolut sinnvoll. Die Ideen hinter supraleitenden Qubits lassen sich auf das SQUID zurückführen , das selbst als sehr genaues Magnetometer konzipiert wurde. Im Allgemeinen sind supraleitende Qubits daher sehr empfindlich gegenüber Magnetfeldern.

Eine Herausforderung besteht darin, diese Empfindlichkeit gegenüber magnetischem Rauschen mit der Notwendigkeit in Einklang zu bringen, die Qubits zu manipulieren. Die Bewältigung dieser Herausforderung ist Gegenstand des Rigetti-Papiers über das ladungs- und flussunempfindliche abstimmbare supraleitende Qubit .