L'informatique quantique super puissante repose sur des bits quantiques, alias qubits, qui sont l'équivalent des bits classiques utilisés dans les ordinateurs d'aujourd'hui. Les SQUID sont à l'étude pour le développement de qubits. Cependant, le bruit du système peut détruire les données stockées dans les qubits résultants. Les calculs ont confirmé les preuves expérimentales que les molécules d'oxygène adsorbées à la surface du SQUID sont la source la plus probable de bruit magnétique à basse fréquence. Les scientifiques ont identifié des stratégies d'atténuation, tels que la protection de surface et des environnements de vide améliorés. Ces approches ont réduit l'oxygène de surface et le bruit associé aux niveaux nécessaires pour que les SQUID soient utilisés dans la prochaine génération d'ordinateurs.

Les dispositifs supraconducteurs sont des candidats pour développer des qubits. Un type de dispositif est appelé SQUID pour dispositif d'interférence quantique supraconducteur. Il est basé sur une boucle supraconductrice contenant une ou deux jonctions Josephson et permet de mesurer l'énergie magnétique quantifiée. Cependant, la capacité de développer des ordinateurs quantiques basés sur SQUID nécessitera que les données magnétiques stockées survivent longtemps. Les scientifiques ont découvert l'origine du bruit magnétique dans ces systèmes, et les moyens de le minimiser. Leurs travaux fournissent une stratégie de conception pour le développement de qubits supraconducteurs accordables à longue durée de vie.

En informatique quantique, l'information quantique est perdue en raison d'une perte de synchronisation (déphasage) dans le flux électronique et la relaxation énergétique. Le bruit de flux magnétique est une source dominante de déphasage et de relaxation énergétique dans les qubits supraconducteurs. Des expériences récemment rapportées ont indiqué que le bruit préjudiciable provient de défauts magnétiques non appariés sur les surfaces des dispositifs supraconducteurs. Les prédictions théoriques ont désigné l'oxygène comme la cause du bruit dans ces systèmes. Dans un effort d'équipe, calculs théoriques à l'Université de Californie, Irvine et les mesures expérimentales de leurs collaborateurs ont montré que l'oxygène moléculaire adsorbé (O2 sur les surfaces est le principal contributeur au bruit magnétique pour les couches minces supraconductrices de niobium et d'aluminium.

Le mécanisme est lié aux électrons les plus externes de la molécule d'oxygène formant un état triplet de spin-1 magnétique. La théorie et l'expérience ont été réitérées pour trouver des stratégies d'atténuation. Le traitement de surface avec de l'ammoniac et l'amélioration de l'environnement de vide de l'échantillon ont considérablement réduit la contamination de surface (à moins d'une molécule d'oxygène par 10 nm2), minimisant le bruit magnétique. Dans des expériences de rayons X à la source avancée de photons, les scientifiques ont mesuré la suppression du spin magnétique et du bruit magnétique. L'oxygène moléculaire a été confirmé comme la source de bruit extrinsèque. L'identification de cette source explique la faible dépendance de ce type de bruit vis-à-vis des matériaux de l'appareil.

Aussi, découvrir l'origine de ce bruit invalide les théories dominantes pour le bruit basé sur des défauts à l'interface métal-isolant. Une protection de surface appropriée et des améliorations du vide peuvent conduire à des réductions significatives du bruit magnétique à basse fréquence. Cette nouvelle compréhension de l'origine du bruit de flux magnétique pourrait conduire à des qubits supraconducteurs accordables en fréquence avec des temps de déphasage améliorés pour les ordinateurs quantiques pratiques.