根据最近的研究，以前令人困惑的量子比特中的热能损失现在能够通过一种令人惊讶的简单实验安排来澄清。来自芬兰阿尔托大学的研究人员与国际团队合作，理论和实验上证明超导量子比特中的相干损失可以作为支持量子比特的电路中的热耗散来测量。
超导约瑟夫森接头是量子比特（也称为量子位）的基本组成部分，对于最复杂的量子计算机和高度敏感的探测器至关重要。这些量子比特及其相关电路以其卓越的电导能力而闻名。
阿尔托大学 Pico 研究小组的博士后研究员 Bayan Karimi 表示：“尽管高质量量子比特的开发迅速进展，但一个重要问题仍然存在：热耗散是如何以及在哪里发生的？”
阿尔托大学 Pico 研究小组负责人 Jukka Pekola 评论道：“我们花了大量时间优化基于我们小组在量子热力学方面的专业知识的这一损失的测量技术。”
随着物理学家在量子技术开发中努力创造更高效的量子比特，这一新信息帮助研究人员深入了解他们的量子比特的衰减。量子比特的更长相干时间允许更多操作，从而能够完成经典计算机无法完成的复杂计算。
空气中的温暖
超电流通过约瑟夫森效应传输，两种紧密相邻的超导材料可以在没有任何施加电压的情况下携带电流。这项研究已经确认了之前未解释的能量损失，作为来自量子比特的热辐射并沿引线传播。
想象一下，一个篝火让海滩上的人感到温暖——周围的空气仍然很凉快，但这个人却感受到来自火焰的温暖。Karimi 解释说，类似类型的辐射导致量子比特中的耗散。
这一损失之前已被研究数百个以电路形式排列的约瑟夫森接头的物理学家观察到。就像一种电话游戏，当一个接头失去稳定性时，会影响到下一个接头。
Karimi、Pekola 及其团队从涉及这些众多接头的实验开始，逐步简化他们的方法。他们最终的实验设置涉及检查在单个约瑟夫森接头上调整电压的影响。他们在该接头旁边安置了一个超灵敏热吸收器，允许他们被动检测在广泛频率范围内（高达 100 GHz）在每次相变期间发出的微弱辐射。
他们的理论分析与马德里大学的同事合作进行。该研究于8月22日在《自然纳米技术》上发表。
该项目与美国华盛顿大学的卓越教授 Charles Marcus 和丹麦哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所合作进行。用于这些实验的设备是在芬兰的国家微纳米技术研究机构 OtaNano 制造的。此外，来自芬兰研究委员会通过量子技术芬兰（QTF）优秀中心和 THEPOW 联合体的支持使这项工作得以实现。
