Важно ли, чтобы квантовый компьютер был защищен магнитным полем?

Я просматривал сайт D-Wave 2000Q, когда наткнулся на этот аспект их квантовых компьютеров:

Уникальная среда процессора

Экранированный в 50 000 раз меньше магнитного поля Земли

Почему это актуально? Что произойдет, если оно будет намного меньше, чем 50.000x?

Машина DWave в значительной степени опирается на одноканальное квантовое цифровое управление для настройки рабочих точек кубита и ответвителя, а также для выполнения протокола отжига. Любой паразитный магнитный поток, если он присутствует, пока микросхема охлаждается посредством сверхпроводящего перехода, будет захвачен внутри цепи и может привести к его выходу из строя.

Вы можете рассчитать, сколько экранирования вам нужно, требуя, чтобы магнитное поле внутри экрана было меньше, чем квант потока на площади микросхемы. , где - квант потока, а - площадь. Если площадь чипа DWave равна (предположительно), то . Поле Земли составляет около поэтому вы действительно хотите ослабить поле . Экранирование 50 000 означает, что в среднем у вас будет около 100 квантов потока, которые могут попасть в чип. Обычно люди добавляют сайты ловушек$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$ на чипе, чтобы изолировать оставшийся поток в безопасных областях.

Это актуально для уменьшения квантового шума в системе. Если сила экранирования превышает 50 000 раз, лучше квантовая вычислительная система защищена от магнитного поля Земли и, таким образом, лучше снижать квантовый шум. По крайней мере, теоретически.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Суперпозиция является сердцем квантовых вычислений. Состояние суперпозиции подвержено флуктуациям внешних магнитных полей, тепловым флуктуациям, радиоволнам и т. Д. Квантовый процессор должен находиться в пространстве, где магнитное поле однородно и стабильно, чтобы избежать квантового шума, вызванного вышеупомянутыми факторами. Таким образом, изоляция квантовой вычислительной системы от ее нарушающей среды является обязательной.

Достижение идеальной среды, свободной от квантовых шумов, все еще остается сложной задачей. Однако достигнутый к настоящему времени прогресс привел нас к экспериментальным реализациям квантовых компьютеров. Экранирование более чем 50 000-кратного магнитного поля Земли уменьшит квантовый шум, вызванный магнитным полем Земли.

Поток шума может быть основным источником дефазировки для сверхпроводящих кубитов. Если вы посмотрите на историю области, это имеет полный смысл. Идеи, лежащие в основе сверхпроводящих кубитов, можно проследить до СКВИДа , который сам по себе был разработан как очень точный магнитометр. Поэтому в целом сверхпроводящие кубиты имеют тенденцию быть весьма чувствительными к магнитным полям.

Одна из задач состоит в том, чтобы сбалансировать эту чувствительность к магнитному шуму с необходимостью манипулировать кубитами. Решение этой проблемы является темой статьи Ригетти о перестраиваемом сверхпроводящем кубите, не зависящем от заряда и потока .