&bala; Física 17, s140
Os pesquisadores caracterizaram a radiação de fundo que ocorre naturalmente e atinge um circuito quântico típico – um resultado que pode ajudar na engenharia de dispositivos que são menos vulneráveis à decoerência induzida pela radiação.
Os computadores clássicos têm uma vulnerabilidade bem conhecida à radiação de fundo, como a produzida pelos raios cósmicos, que pode causar inversões indesejadas de bits. Os computadores quânticos supercondutores, com seus delicados estados quânticos, são ainda mais sensíveis: uma partícula energética ou fóton precisa apenas atingir o substrato do computador para fazer com que vários qubits percam coerência. Para compreender o impacto deste efeito, Joseph Fowler, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia do Colorado, e colegas usaram um detector semelhante a um circuito quântico para caracterizar o espectro da radiação de fundo que ocorre naturalmente no ambiente do circuito (1).
Um circuito quântico supercondutor é normalmente formado por um filme de algumas centenas de nanômetros de espessura. Este filme apresenta um pequeno alvo para fótons e partículas energéticas, que têm muito mais probabilidade de atingir o espesso substrato subjacente. Mas a energia depositada no substrato pode gerar partículas que se propagam para a camada supercondutora, onde podem quebrar os pares de elétrons supercondutores e causar a decoerência dos qubits.
Fowler e colegas usaram um modelo de radiação para prever o efeito de fontes de radiação cósmica e terrestre em um circuito. Eles então validaram este modelo com medições feitas usando detectores de indutância cinética térmica (TKIDs). Um TKID mede a energia das partículas que chegam através do seu efeito na indutância de um supercondutor, que muda devido à quebra de pares de elétrons – o mesmo fenômeno que causa decoerência em um qubit supercondutor. Ao fabricar seus TKIDs em substratos semelhantes aos usados em circuitos quânticos, eles determinaram a taxa de deposição de energia em um dispositivo típico, encontrando boa concordância com as previsões do modelo. O modelo validado orientará os pesquisadores no projeto de computadores quânticos que sejam menos sensíveis à radiação de fundo, dizem os pesquisadores.
–Marric Stephens
Marric Stephens é editor correspondente da Revista Física com sede em Bristol, Reino Unido.
Referências
- JW Fowler e outros.“Medições espectroscópicas e modelos de deposição de energia no substrato de circuitos quânticos por radiação ionizante pure,” PRX Quantum 5040323 (2024).
