Eine neue theoretische Arbeit aus der Gruppe von David DiVincenzo schlägt ein Verfahren vor, mit dem die Notwendigkeit einer aktiven Qubit-Stabilisierung umgangen werden kann und das hocheffiziente Hardware für künftige Quantenprozessoren im großen Maßstab ermöglicht. Herzlichen Glückwunsch an die Autoren!

Gemeinsam mit Kollegen der Universität Basel und des QuTech Delft haben Martin Rymarz und Prof. David DiVincenzo (RWTH Aachen und Forschungszentrum Jülich) einen neuen Entwurf für einen supraleitenden Schaltkreis vorgelegt, der einen passiven, hardware-effizienten QEC-Code implementiert, der nicht unter den Nachteilen herkömmlicher QEC-Codes leidet. Das vorgeschlagene Schema umgeht die Notwendigkeit einer aktiven Stabilisierung und verkörpert die wünschenswerten Vorteile von QEC-Codes auf eine äußerst hardwareeffiziente Weise. Diese eingebaute Funktion kodiert somit ein Qubit, das inhärent gegen Umgebungsrauschen geschützt und dennoch kontrollierbar ist, was es zu einem konkurrenzfähigen Anwärter für ein Qubit zukünftiger großer Quantenprozessoren macht.

Vorgeschlagene Hardware-Implementierung des QEC-Codes. Die Schaltung besteht aus zwei Josephson-Übergängen, die durch einen Gyrator gekoppelt sind (rot hervorgehoben). (Quelle: Abbildung 1 aus der Veröffentlichung)

“Indem wir einen Gyrator – ein Gerät mit zwei Anschlüssen, das den Strom an einem Anschluss mit der Spannung am anderen koppelt – zwischen zwei supraleitenden Bauelementen (so genannte Josephson-Kontakte) einbauen, können wir auf eine aktive Fehlererkennung und Stabilisierung verzichten: Wenn das Qubit abgekühlt ist, ist es von Natur aus gegen die üblichen Arten von Rauschen geschützt”, sagt Martin Rymarz, Doktorand im zweiten Jahr in der Gruppe von David DiVincenzo und Erstautor der Arbeit, die am 17. Februar in Physical Review X veröffentlicht wurde.

“Ich hoffe, dass unsere Arbeit die Bemühungen im Labor inspirieren wird; ich bin mir bewusst, dass dies, wie viele unserer Vorschläge, vielleicht ein wenig seiner Zeit voraus ist”, sagte David DiVincenzo, Gründungsdirektor des JARA-Instituts für Quanteninformation an der RWTH Aachen und Direktor des Instituts für Theoretische Nanoelektronik (PGI-2) am Forschungszentrum Jülich. “Angesichts der fachlichen Expertise in den experimentellen Gruppen der ML4Q sehen wir die Möglichkeit, unseren Vorschlag in absehbarer Zeit im Labor zu testen”.

Die Veröffentlichung wurde in Viewpoint APS Physics vorgestellt!

Pressemitteilung der RWTH Aachen
Pressemittelung des Forschungszentrum Jülich

Veröffentlichung
Hardware-Encoding Grid States in a Nonreciprocal Superconducting Circuit. Martin Rymarz, Stefano Bosco, Alessandro Ciani, David P. DiVincenzo. Phys Rev X 11, 011032, published online 17 Feb 2021, DOI: 10.1103/PhysRevX.11.011032.