Un nuevo estudio ha revelado que la proximidad de materiales dieléctricos y semiconductores puede inducir pérdidas de energía significativas en los qubits superconductores, afectando su coherencia. Este hallazgo es crucial para el desarrollo de la computación cuántica, ya que la decoherencia es uno de los mayores obstáculos para construir ordenadores cuánticos fiables y escalables. La investigación detalla cómo la interacción con estos materiales puede generar estados de dos niveles (TLS) que actúan como sumideros de energía.

Los qubits superconductores son prometedores por su escalabilidad y tiempos de coherencia relativamente largos, pero su rendimiento está limitado por la interacción con el entorno. Hasta ahora, la atención se había centrado principalmente en las pérdidas intrínsecas del material superconductor o en las interfaces. Este trabajo amplía la comprensión al demostrar que materiales adyacentes, incluso si no forman parte activa del qubit, pueden ser una fuente dominante de decoherencia. Los experimentos se realizaron variando la distancia entre los qubits y diferentes tipos de materiales, midiendo cómo esto afectaba los tiempos de relajación y coherencia.

Los resultados muestran que los materiales dieléctricos y semiconductores, como el óxido de silicio o el silicio, pueden reducir drásticamente los tiempos de coherencia de los qubits. Se observó una dependencia clara con la distancia, sugiriendo que el campo electromagnético del qubit interactúa con las excitaciones de estos materiales. Esta interacción induce los TLS, que absorben la energía del qubit, acortando su vida útil. La identificación de estos mecanismos de pérdida es un paso fundamental para diseñar qubits más robustos.

Este descubrimiento tiene implicaciones directas para el diseño de futuros procesadores cuánticos. Los ingenieros ahora deberán considerar no solo la calidad del material del qubit, sino también la composición y el espaciado de los materiales circundantes en el chip. La mitigación de estas pérdidas podría lograrse mediante el uso de materiales con menor densidad de TLS o mediante un diseño que minimice la exposición de los qubits a campos cercanos. Esto allana el camino para qubits con tiempos de coherencia más largos, un requisito indispensable para la computación cuántica tolerante a fallos.