Создана альтернативная конструкция сверхпроводникового кубита

Международная группа ученых из России, Великобритании и Германии продемонстрировала альтернативную конструкцию кубита, которую можно использовать для того, чтобы создать квантовый компьютер. Основным элементом этой конструкции стали нано-проволоки из сверхпроводника. Уже в первых экспериментах новый сверхпроводниковый кубит показал себя не хуже традиционных, построенных на джозефсоновских переходах. Работа исследователей опубликована в Nature Physics.

Существует несколько подходов к созданию кубитов — ячеек квантового компьютера. Например, созданы кубиты, работающие в оптическом диапазоне. Однако их сложно масштабировать, в отличие от кубитов на сверхпроводниках, работающих в радиодиапазоне и основанных на так называемых джозефсоновских переходах. Каждый такой переход представляет собой разрыв сверхпроводника, а, точнее, слой диэлектрика, через который туннелируют электроны.

Новый кубит основан на эффекте квантового проскальзывания фазы – контролируемого периодического разрушения и восстановления сверхпроводимости в сверхтонкой (порядка 4 нм толщиной) нано-проволоке, которая в обычном состоянии имеет довольно большое сопротивление. Ученым удалось создать новый тип сверхпроводящих устройств, во многом аналогичных СКВИДу (SQUID, Superconducting Quantum Interference Device — «сверхпроводящий квантовый интерферометр», сверхчувствительный магнитометр, основанный на джозефсоновских переходах). Только вместо магнитного поля интерференция в новом устройстве вызывается электрическим полем, меняющем электрический заряд на островке между двумя нано-проволоками. Эти проволочки играют в устройстве роль джозефсоновских переходов, при этом для них не нужно создавать разрывы, они могут быть изготовлены из одного слоя сверхпроводника.

Ученые показали, что эта система может работать как зарядовый интерферометр. «Если проволочку разбить на два участка, сделать в центре утолщение, то, меняя затвором заряд на этом утолщении, можно фактически делать периодическую модуляцию процесса квантового туннелирования магнитных квантов через проволоку, что и наблюдается в этой работе», — один из авторов новой работы, заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ МИСиС Алексей Устинов.

Это ключевой момент, доказывающий, что эффект управляемый и когерентный, и что его можно применить для создания кубитов нового поколения. Речь идет о кубитах, обладающих не меньшей (а может, и большей) функциональностью, но гораздо более простых в изготовлении.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.