Süperiletken kuantum bilgisayarların en büyük düşmanlarından biri olan enerji kaybı mekanizmalarına yönelik yeni bir açıklama geliştirildi. Kuantum bitlerin (qubit) ne kadar süre tutarlı kalabileceğini belirleyen coherence süresi, bu kayıplar nedeniyle ciddi şekilde sınırlanıyor.
Araştırmacılar, kuantum devrelerde yaygın olarak kullanılan safir kristallerdeki paramanyetik safsızlıkların neden olduğu yeni bir kayıp mekanizması tanımladı. Bu safsızlıklar arasında krom, demir ve vanadyum atomları bulunuyor ve bunların sıfır alan bölünmesi adı verilen kuantum durumları arasındaki geçişler enerji kaybına yol açıyor.
Takım, manyetik dipol geçişleri için soğurma kesitini hesaplayarak, 4.5 GHz frekansta çalışan kuantum sistemlerde kayıp tanjantının 10^-9 ile 10^-8 arasında değerler aldığını buldu. Bu değerler, deneysel ölçümlerle dikkat çekici bir uyum gösteriyor.
Bulgular, kuantum bilgisayarların performansını artırmak için malzeme safiyetinin ne denli kritik olduğunu gösteriyor. Özellikle safir gibi dielektrik malzemelerdeki en küçük safsızlıklar bile, kuantum sistemlerin kararlılığını önemli ölçüde etkileyebiliyor. Bu keşif, gelecekteki kuantum teknolojilerinin tasarımında malzeme seçimi ve saflaştırma süreçlerine yeni bir bakış açısı getiriyor.