Ruido cuántico: de qué respira un chip superconductor exprés
En los circuitos superconductores con los que se construyen las computadoras cuánticas, de vez en cuando nacen partículas extra: las cuasipartículas. Son como transeúntes aleatorios que irrumpen en el trabajo del procesador y estropean los cálculos. Los científicos han aprendido a capturar estos eventos en tiempo real en dos cúbits vecinos, elementos superconductores sensibles a la carga. Ambos cúbits están conectados a una guía de ondas común, como dos micrófonos en una misma habitación: si algo ocurre cerca, ambos lo escuchan.
En modo tranquilo, las cuasipartículas hacen túnel (se filtran a través de la barrera de energía) solo unas pocas veces por segundo. Pero aproximadamente una vez por minuto llega una ráfaga: en milésimas de segundo, la tasa se dispara mil veces. Estas ráfagas duran unos 7 milisegundos, como un timbre breve en el silencio. Y lo más importante: ambos cúbits escuchan ese timbre casi al mismo tiempo, lo que significa que los errores de las cuasipartículas están correlacionados, es decir, aparecen en varios lugares a la vez.
Los autores también notaron eventos raros en los que la ráfaga va acompañada de un desplazamiento de carga en el cúbit, aproximadamente una vez por hora. Es como si un invitado no solo entrara a la habitación, sino que además moviera los muebles. Comprender estas correlaciones ayudará a construir procesadores cuánticos que se equivoquen menos, porque ahora se ve cuándo y de dónde viene el ruido.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.01945
Quasiparticle tunneling events are a source of decoherence and correlated errors in superconducting circuits. Understanding and ultimately mitigating these errors calls for real-time detection of quasiparticle tunneling events on individual devices. In this work, we simultaneously detect quasiparticle tunneling events in two co-housed, charge-sensitive transmons coupled to a common waveguide. We measure background quasiparticle tunneling rates at the single-hertz level, with temporal resolution of tens of microseconds. Using time-tagged coincidence analysis, we show that individual events are uncorrelated across devices, whereas burst episodes occur about once per minute and are largely correlated. These bursts have a characteristic lifetime of 7 ms and induce a thousand-fold increase in the quasiparticle tunneling rate across both devices. In addition, we identify a rarer subset of bursts which are accompanied by a shift in the offset charge, at approximately one event per hour. Our results establish a practical and extensible method to identify quasiparticle bursts in superconducting circuits, as well as their correlations and spatial structure, advancing routes to suppress correlated errors in superconducting quantum processors.
Las cuasipartículas en un superconductor no son partículas reales, sino excitaciones colectivas que se comportan como partículas pero existen solo dentro del material.
En la serie «Devs», una computadora cuántica sufre misteriosas fallas: se parece al problema real de las ráfagas de cuasipartículas, solo que en la película su origen es extraterrestre.