Les ordinateurs quantiques doivent conserver les informations quantiques pendant longtemps pour pouvoir résoudre des problèmes importants plus rapidement qu'un ordinateur normal. Les pertes d'énergie font passer l'état du qubit de un à zéro, détruire en même temps les informations quantiques stockées. Par conséquent, les scientifiques du monde entier ont traditionnellement travaillé pour éliminer toutes les sources de perte ou de dissipation d'énergie de ces machines.

Le Dr Mikko Mottonen de l'Université Aalto et son équipe de recherche ont adopté une approche différente. "Il y a des années, nous avons réalisé que les ordinateurs quantiques ont en fait besoin de dissipation pour fonctionner efficacement. L'astuce est de ne l'avoir que lorsque vous en avez besoin, " il explique.

Dans leur article à paraître le 11 mars 2019 dans Physique de la nature , des scientifiques de l'Université d'Aalto et de l'Université d'Oulu démontrent qu'ils peuvent augmenter le taux de dissipation d'un facteur mille dans un résonateur supraconducteur de haute qualité à la demande - de tels résonateurs sont utilisés dans des prototypes d'ordinateurs quantiques.

"Le réfrigérateur à circuit quantique que nous avons récemment inventé a été la clé pour parvenir à cette accordabilité de la dissipation. Les futurs ordinateurs quantiques ont besoin d'une fonctionnalité similaire pour pouvoir contrôler les pertes d'énergie à la demande, " dit Mottonen.

Selon le premier auteur de l'ouvrage, Dr Matti Silveri, les résultats les plus importants sur le plan scientifique étaient inattendus.

« À notre grande surprise, nous avons observé un décalage de la fréquence du résonateur lorsque nous avons activé la dissipation. Il y a soixante-dix ans, Le lauréat du prix Nobel Willis Lamb a fait ses premières observations de petits changements d'énergie dans les atomes d'hydrogène. Nous voyons la même physique, mais pour la première fois dans les systèmes quantiques d'ingénierie, " explique Silveri.

Les observations de Lamb étaient révolutionnaires à cette époque. Ils ont montré que la modélisation de l'atome d'hydrogène à elle seule ne suffisait pas; les champs électromagnétiques doivent être pris en compte, même si leur énergie est nulle. Ce phénomène est maintenant confirmé également dans les circuits quantiques.

La clé de la nouvelle observation était que la dissipation, et donc le changement d'énergie, peut être activé et désactivé. Le contrôle de ces changements d'énergie est essentiel pour la mise en œuvre de la logique quantique et des ordinateurs quantiques.

"Construire un ordinateur quantique à grande échelle est l'un des plus grands défis de notre société, " dit Mottonen.