È importante che un computer quantistico sia protetto dal campo magnetico?

Ho visitato il sito D-Wave 2000Q quando mi sono imbattuto in questo aspetto dei loro computer quantistici:

Un ambiente di processore unico

Schermato a 50.000 × in meno del campo magnetico terrestre

Perché è rilevante? Cosa accadrebbe se sarebbe molto inferiore a 50.000x?

La macchina DWave si affida fortemente al controllo digitale a flusso singolo-quantico per l'impostazione dei punti operativi qubit e accoppiatore e per l'esecuzione del protocollo di ricottura. Qualsiasi flusso magnetico disperso, se presente mentre il chip viene raffreddato attraverso la sua transizione superconduttiva, verrà intrappolato all'interno del circuito e potrebbe causarne il guasto.

È possibile calcolare la quantità di schermatura necessaria richiedendo che il campo magnetico all'interno dello schermo sia più piccolo di un quantum di flusso sull'area del chip. , dove è il flusso quantico e è l'area. Se l'area del chip DWave è (indovinando), allora . Il campo terrestre è circa quindi vuoi davvero attenuare il campo . Una schermatura di 50.000 significa che avrai in media circa 100 quanti di flusso che possono intrappolare nel chip. In genere le persone aggiungono siti di trapping$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$ sul chip per sequestrare il flusso rimanente in aree sicure.

È importante ridurre il rumore quantico nel sistema. Se la forza di schermatura è superiore a 50.000x, meglio il sistema di calcolo quantistico è schermato dal campo magnetico terrestre e quindi una migliore riduzione del rumore quantico. , almeno, teoricamente.

EDIT: la sovrapposizione è il cuore dell'informatica quantistica. Lo stato di sovrapposizione è suscettibile a fluttuanti campi magnetici esterni, fluttuazioni termiche, onde radio ecc., Il processore quantico dovrebbe trovarsi in uno spazio in cui il campo magnetico è uniforme e stabile per evitare il rumore quantico introdotto dai fattori sopra menzionati. Pertanto, è obbligatorio isolare il sistema di calcolo quantistico dal suo ambiente di disturbo.

Raggiungere un ambiente ideale privo di rumore quantico è ancora un compito scoraggiante. Tuttavia, i progressi compiuti finora ci hanno portato a realizzazioni sperimentali di computer quantistici. La schermatura di oltre 50.000 volte il campo magnetico terrestre ridurrebbe il rumore quantico indotto dal campo magnetico terrestre.

Il rumore di flusso può essere una delle principali fonti di sfasamento per qubit superconduttori. Se osservi la storia del campo, questo ha perfettamente senso. Le idee alla base di Qubit superconduttori possono essere ricondotte a SQUID , che a sua volta è stato progettato per essere un magnetometro molto preciso. Quindi in generale i qubit superconduttori tendono ad essere abbastanza sensibili ai campi magnetici.

Una sfida è bilanciare questa sensibilità al rumore magnetico con la necessità di manipolare i qubit. Affrontare questa sfida è il tema dell'articolo Rigetti sul Qubit superconduttore sintonizzabile insensibile al flusso e alla carica .