Den afstembare kobling af to fjerne superledende spin-qubits

Som en del af deres undersøgelse fremstillede Andersen og hans kolleger først et superledende kredsløb. Efterfølgende afsatte de to halvleder nanotråde oven på dette kredsløb ved hjælp af en præcist styret nål.

"Måden vi designede kredsløbet på, skabte de kombinerede nanotråd og superledende kredsløb to superledende sløjfer," forklarede Andersen. "Den specielle del af disse sløjfer er, at en del af hver sløjfe er en halvlederkvanteprik. I kvanteprikken kan vi fange en elektron. Det fede er, at strømmen, der flyder rundt i sløjferne nu vil afhænge af spin af den fangede elektron Denne effekt er interessant, da den giver os mulighed for at kontrollere en superstrøm på milliarder af Cooper-par med et enkelt spin."

Den kombinerede strøm af de to koblede superledende sløjfer realiseret af forskerne afhænger i sidste ende af spindet i begge kvanteprikker. Dette betyder også, at de to spins er koblet sammen via denne superstrøm. Navnlig kan denne kobling også nemt styres, enten via det magnetiske felt, der løber gennem sløjferne eller ved at modulere gatespændingen.

"Vi demonstrerede, at vi virkelig kan koble spins over 'lange' afstande ved hjælp af en superleder," sagde Andersen. "Normalt sker spin-spin-kobling kun, når to elektroner er meget tætte. Når man sammenligner qubit-platforme baseret på halvledere med dem, der er baseret på superledende qubits, er dette krav om nærhed en af ​​de arkitektoniske ulemper ved halvledere."

Superledende qubits er kendt for at være voluminøse og optager således masser af plads i en enhed. Den nye tilgang introduceret af Andersen og hans kolleger giver mulighed for større fleksibilitet i designet af kvantecomputere ved at muliggøre kobling af qubits over lange afstande og pakning af dem tættere sammen.

Denne nylige undersøgelse kan snart åbne nye muligheder for udvikling af højtydende kvantecomputerenheder. I deres næste undersøgelser planlægger forskerne at udvide deres foreslåede tilgang til et større antal qubits.

"Vi har meget god grund til at tro, at vores tilgang kan tilbyde betydelige arkitektoniske fremskridt for koblingen af ​​flere spin-qubits," tilføjede Andersen. "Der er dog også eksperimentelle udfordringer. De nuværende sammenhængstider er ikke særlig gode, og vi forventer, at det nukleare spinbad af den halvleder, som vi brugte (InAs), er skyld i. Så vi vil gerne flytte til en renere platform , for eksempel baseret på germanium, for at øge sammenhængstiderne."