Новый способ обработки твердотельных кубитов: подробности

Используя импульсы микроволнового излучения, ученые смогли управлять фазой Берри спаренных электронов, находящихся в сверхпроводящем образце малого размера. Новая технология может помочь преодолеть основное препятствие на пути создания квантовых компьютеров – тенденцию кубитов к потере заключенной в них информации.

Фаза Берри является «геометрическим» эффектом, возникающим в абстрактном пространстве, которое определяется ортогональными квантовыми состояниями системы. Ключевым свойством фазы Берри является то, что она не зависит от выбранной траектории в пространстве и определяется только площадью, заключенной внутри нее.

Д-р Питер Лик (Peter Leek) и его коллеги из Швейцарии, Канады и Америки осуществляли квантовые операции с твердотельными кубитами на основе фазы Берри. В экспериментах роль твердотельного кубита выполняла небольшая частичка алюминия микрометрового размера, который при низких температурах проявляет сверхпроводящие свойства. В сверхпроводнике, находящемся в состоянии с минимальной энергией, содержится определенное количество спаренных электронов, а в первом возбужденном состоянии их будет на одну пару больше.

Твердотельный кубит помещался в центр сверхпроводящего провода длиной 1мм, который выполнял роль микроволнового резонатора. Его резонансная частота подбиралась так, чтобы она отличалась от частот переходов кубита, за счет чего кубит изолировался от окружающей среды. Однако резонансная частота могла слегка изменяться в зависимости от состояния кубита, что позволяло ученым отслеживать изменение его состояний, инжектируя фотоны микроволнового излучения в резонатор.

Под действием различных микроволновых сигналов кубит перемещался по замкнутым траекториям, охватывающим различные площади, что приводило к возникновению различных углов фазы Берри, которые могли быть измерены с помощью отдельных фотонов.

Следующим шагом ученых будет создание твердотельного двухкубитного логического элемента, сообщает PhysicWorld.