Czy ważne jest, aby komputer kwantowy był chroniony przez pole magnetyczne?

Przeglądałem witrynę D-Wave 2000Q, gdy wpadłem na ten aspekt ich komputerów kwantowych:

Unikalne środowisko procesora

Ekranowany do 50 000 × mniej niż pole magnetyczne Ziemi

Dlaczego to ma znaczenie? Co by się stało, gdyby było znacznie mniej niż 50 000x?

Maszyna DWave w dużym stopniu opiera się na cyfrowym sterowaniu pojedynczym strumieniem kwantowym do ustawiania punktów pracy kubitów i sprzęgaczy oraz do wykonywania protokołu wyżarzania. Jakikolwiek rozproszony strumień magnetyczny, jeśli jest obecny, gdy układ jest chłodzony przez przejście nadprzewodzące, zostanie uwięziony w obwodzie i może spowodować jego awarię.

$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$ na chipie w celu sekwestracji pozostałego strumienia w bezpiecznych obszarach.

Istotne jest zmniejszenie szumu kwantowego w systemie. Jeśli siła ekranu jest większa niż 50 000x, lepiej system obliczeń kwantowych jest chroniony przed ziemskim polem magnetycznym, a tym samym lepsza redukcja szumu kwantowego. przynajmniej teoretycznie.

EDYCJA: Superpozycja jest sercem obliczeń kwantowych. Stan superpozycji jest podatny na fluktuacje zewnętrznych pól magnetycznych, fluktuacje termiczne, fale radiowe itp. Procesor kwantowy powinien znajdować się w przestrzeni, w której pole magnetyczne jest jednorodne i stabilne, aby uniknąć szumu kwantowego wprowadzanego przez wyżej wymienione czynniki. Dlatego izolowanie kwantowego systemu obliczeniowego od jego niepokojącego środowiska jest obowiązkowe.

Osiągnięcie idealnego środowiska pozbawionego szumów kwantowych jest nadal trudnym zadaniem. Dotychczasowe postępy doprowadziły nas jednak do eksperymentalnych realizacji komputerów kwantowych. Ekranowanie ponad 50 000x ziemskiego pola magnetycznego zmniejszyłoby szum kwantowy indukowany przez ziemskie pole magnetyczne.

Hałas strumienia może być głównym źródłem osłabiania kubitów nadprzewodzących. Jeśli spojrzysz na historię tej dziedziny, ma to sens. Pomysły związane z kubitami nadprzewodzącymi można prześledzić na SQUID , który sam został zaprojektowany jako bardzo dokładny magnetometr. Ogólnie rzecz biorąc kubity nadprzewodzące są zwykle dość wrażliwe na pola magnetyczne.

Jednym z wyzwań jest zrównoważenie tej wrażliwości na szum magnetyczny z potrzebą manipulacji kubitami. Rozwiązanie tego problemu jest przedmiotem artykułu Rigettiego na temat Qubit przestrajalnego nadprzewodzącego Qubita niewrażliwego na ładunki i fluktuacje .