Các nhà nghiên cứu liên kết các khiếm khuyết với việc mất tính liên kết Qubit

Khoa học thông tin lượng tử đã bước vào giai đoạn thứ hai, cho phép thực hiện các phép tính và công nghệ cảm biến phức tạp hơn so với trước đây. Kỷ nguyên mới này đòi hỏi những tiến bộ trong khoa học vật liệu khi các hạn chế hiện nay ít bắt nguồn từ thiết kế thiết bị mà ngày càng nhiều từ các đặc tính vật liệu không được xác định rõ ràng trên nhiều nền tảng bao gồm các mạch siêu dẫn và vật liệu hai chiều. Các máy tính lượng tử mạnh mẽ hơn hiện đang bị hạn chế không phải bởi thiết kế mà bởi những điểm không hoàn hảo bên trong các vật liệu cấu thành; 'vấn đề cấu trúc-sự mạch lạc' này ảnh hưởng đến nhiều loại phần cứng khác nhau bao gồm các mạch siêu dẫn và vật liệu hai chiều.

Những hạn chế này phát sinh từ các bề mặt, giao diện và khiếm khuyết quy mô nguyên tử chưa được hiểu rõ, làm giảm hiệu suất trên tất cả các nền tảng trạng thái rắn. Giải quyết những vấn đề vật liệu cơ bản này là điều cần thiết để tạo ra các bộ xử lý lượng tử lớn hơn, đáng tin cậy hơn, có khả năng vượt xa các khả năng hiện tại. Những khiếm khuyết vật liệu ngày càng hạn chế những tiến bộ trong phần cứng máy tính lượng tử, trong khi trước đây, các hạn chế về thiết kế là trở ngại chính.

Sự chuyển dịch này đánh dấu 'Tiến hóa Lượng tử 2.0', nơi việc xây dựng các bộ xử lý đa qubit có thể mở rộng đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc hơn về các khiếm khuyết quy mô nguyên tử bên trong các nền tảng trạng thái rắn như mạch siêu dẫn và vật liệu hai chiều, các lớp cực mỏng được xếp chồng lên nhau giống như các khối gạch LEGO. Một thách thức then chốt là sự mất mạch lạc, sự mất dần độ rõ nét của tín hiệu tương tự như việc tăng nhiễu tĩnh trên radio, ảnh hưởng đến hiệu suất trên tất cả các hệ thống.