Физики России и Британии создали ключевой элемент квантового компьютера

Детектор состоит из двух сверхпроводящих алюминиевых контуров, соединенных переходами Джозефсона. Разность фаз между волновыми функциями на сегментах контуров вызывает скачок тока в устройстве от нуля до максимума и обратно с изменением квантовых чисел в каждом контуре. Оба эти контура размещаются друг над другом на плоском чипе.

«Наша технология на удивление проста: мы используем обычный для сверхпроводимости материал и стандартные методы изготовления, такие как электронно-лучевая литография и высоковакуумное напыление алюминия. Однако в итоге получаем систему, которую до нас никто не изучал», — говорит Владимир Гуртовой, один из авторов статьи, опубликованной в журнале Nano Letters.

Ученые охладили устройство до 0,6 К, ниже температуры сверхпроводящего перехода алюминия, и применили ток смещения. В переменном магнитном поле они наблюдали периодические скачки напряжения, соответствующие изменениям в квантовых состояниях сверхпроводящих контуров детектора. Напряжение колебалось с периодом, соответствующим кванту потока, проходящему через детектор. Квант потока — это минимальное значение, при котором магнитный поток, движущийся через контур, может изменяться.

Этот эксперимент является видоизмененным опытом со сверхпроводящим квантовым интерферометром SQUID, однако, российские ученые применили нетрадиционную геометрическую конфигурацию сверхпроводников.

Теоретический анализ работы нового устройства показал, что ток, движущийся через два перехода Джозефсона, равен сумме отдельных токов, проходящих через каждый из переходов. Кроме того, его отклик определяется квантовыми числами, то есть новое устройство является идеальным детектором квантовых состояний.

Разработка участвовавшей в эксперименте Лаборатории искусственных квантовых систем Московского физико-технологического института является частью всемирных усилий по созданию технологии квантовых вычислений. Иными словами, российские специалисты вносят существенный вклад в разработку полноценного квантового компьютера. Интерферометр с двойным контуром, в котором один из контуров заменен на кубит, может использоваться для выявления квантовых состояний кубитов, что необходимо для работы квантовой вычислительной машины, пишет Phys.org.

Скандинавские физики нашли способ сделать то, что до сих пор никому не удавалось — они заставили кубиты выполнять управляемое обратное вращение. Это позволяет выполнять квантовые вычисления не только быстрее, но и точнее, избегая множества ошибок.