Kombination af to tilgange til at fremme kvanteberegning

Kvantecomputere har potentialet til at udkonkurrere alle konventionelle computersystemer. To lovende fysiske implementeringer til lagring og manipulation af kvanteinformation er de elektromagnetiske tilstande af superledende kredsløb og spins af et lille antal elektroner fanget i halvlederkvanteprikker.

Et team af forskere ledet af laboratoriet af Michel Devoret, Frederick W. Beinecke professor i anvendt fysik, eksperimentelt demonstreret en ny kvantebit ("qubit"), der fusionerer disse to platforme, med potentiale til at påtage sig de gavnlige aspekter af begge. Resultaterne offentliggøres i dag i Videnskab .

Qubitten består af spin af en individuel superledende kvasipartikel fanget i et Josephson-kryds. På grund af en spin-kredsløbskobling i krydset, superstrømmen, der strømmer gennem krydset, afhænger af kvasipartikelspintilstanden.

"Vi var i stand til at vise, hvordan man udnytter denne spin-afhængige superstrøm for at opnå både spindetektion og sammenhængende spin-manipulation, " sagde Max Hays, en ph.d. studerende i Devorets laboratorium, og hovedforfatter af undersøgelsen.

Dette arbejde repræsenterer også et væsentligt fremskridt for vores forståelse og kontrol af Andreevs niveauer. Andreev niveauer er mikroskopiske, elektroniske tilstande, der findes i alle Josephson-kryds; de er den mikroskopiske oprindelse til den berømte Josephson-effekt, hvor en strøm løber uden spænding. I superleder-halvleder-heterostrukturer såsom nanotrådsforbindelserne undersøgt i dette eksperiment, Andreev-niveauer er forældretilstande for Majorana-tilstande (særlige tilstande, hvor de to "halvdele" af en elektron trækkes fra hinanden). Derfor, dette eksperiment er også vigtigt for bestræbelserne på at udføre Majorana-baseret topologisk informationsbehandling.