La computación cuántica superpoderosa se basa en bits cuánticos, también conocido como qubits, que son el equivalente a los bits clásicos utilizados en las computadoras de hoy. Los SQUID están siendo investigados para el desarrollo de qubits. Sin embargo, el ruido del sistema puede destruir los datos almacenados en los qubits resultantes. Los cálculos han confirmado la evidencia experimental de que las moléculas de oxígeno adsorbidas en la superficie del SQUID son la fuente más probable de ruido magnético de baja frecuencia. Los científicos identificaron estrategias de mitigación, como protección de superficies y entornos de vacío mejorados. Estos enfoques redujeron el oxígeno de la superficie y el ruido asociado a los niveles necesarios para que los SQUID se utilicen en la próxima generación de computadoras.

Los dispositivos superconductores son candidatos para desarrollar qubits. Un tipo de dispositivo se llama SQUID para dispositivo superconductor de interferencia cuántica. Se basa en un bucle superconductor que contiene una o dos uniones Josephson y permite la medición de energía magnética cuantificada. Sin embargo, La capacidad de desarrollar computadoras cuánticas basadas en SQUID requerirá que los datos magnéticos almacenados sobrevivan durante mucho tiempo. Los científicos descubrieron el origen del ruido magnético en estos sistemas, y formas de minimizarlo. Su trabajo proporciona una estrategia de diseño para el desarrollo de qubits superconductores sintonizables con una larga vida útil.

En computación cuántica, La información cuántica se pierde debido a una pérdida de sincronización (desfase) en el flujo electrónico y relajación de energía. El ruido de flujo magnético es una fuente dominante de desfasaje y relajación de energía en los qubits superconductores. Los experimentos informados recientemente indicaron que el ruido perjudicial proviene de defectos magnéticos no apareados en las superficies de los dispositivos superconductores. Las predicciones teóricas señalaron al oxígeno como la causa del ruido en estos sistemas. En un esfuerzo de equipo, cálculos teóricos en la Universidad de California, Irvine y las mediciones experimentales de sus colaboradores mostraron que el oxígeno molecular adsorbido (O2 en las superficies es el contribuyente dominante al ruido magnético para las películas delgadas de niobio y aluminio superconductoras).

El mecanismo está relacionado con los electrones más externos de la molécula de oxígeno que forman un estado de triplete de espín 1 magnético. Se repitieron la teoría y el experimento para encontrar estrategias de mitigación. El tratamiento de la superficie con amoníaco y la mejora del entorno de vacío de la muestra redujeron drásticamente la contaminación de la superficie (a menos de una molécula de oxígeno por 10 nm2). minimizando el ruido magnético. En experimentos de rayos X en la fuente de fotones avanzada, los científicos midieron la supresión del giro magnético y el ruido magnético. Se confirmó que el oxígeno molecular es la fuente de ruido extrínseco. La identificación de esta fuente explica la débil dependencia de este tipo de ruido en los materiales del dispositivo.

También, descubrir el origen de este ruido invalida las teorías predominantes sobre el ruido basadas en defectos en la interfaz metal-aislante. La protección adecuada de la superficie y las mejoras en el vacío pueden conducir a reducciones significativas en el ruido magnético de baja frecuencia. Esta nueva comprensión del origen del ruido de flujo magnético podría conducir a qubits superconductores sintonizables en frecuencia con tiempos de desfase mejorados para computadoras cuánticas prácticas.