Cientistas criaram um híbrido estável de supercondutor e spin qubit melhorando o spin qubit de Andreev

Ainda não existe uma plataforma ideal para computadores quânticos. Existem bons candidatos para o papel de qubits, mas cada um deles carrega uma bagagem de falhas. Cientistas da Holanda tentaram criar qubits híbridos, combinando suas melhores e nivelando suas piores propriedades, e conseguiram. O promissor qubit híbrido é fácil de fabricar, fácil de controlar e estável. É verdade, até agora apenas no laboratório e no papel.

Um cientista segura um chip quântico com uma pinça antes de instalá-lo em uma placa. Fonte da imagem: QuTech

Os pesquisadores mais de uma vez queimaram com o desejo de combinar os fenômenos supercondutores e de spin. Qubits baseados em supercondutores que usam estados estáveis ​​de campos eletromagnéticos ou modos são bem estudados e usados ​​na prática como parte de computadores quânticos da IBM, Google e outros. Esses qubits interagem bem em longas distâncias e são fáceis de controlar, embora sejam relativamente grandes e tenham um limite na velocidade das operações.

Os qubits de spin baseados em átomos ou partículas elementares são pequenos e podem ser produzidos em massa mesmo em fábricas de semicondutores dos anos 80 do século passado. Mas esses qubits são limitados na faixa de interação e controle. Como pegar algumas propriedades de qubits promissores e descartar outras? Cientistas da QuTech, uma organização de pesquisa criada pela Universidade de Tecnologia de Delft e pela Organização Holandesa de Pesquisa Científica Aplicada (TNO), tentaram resolver esse problema.

Podemos dizer que os cientistas melhoraram o chamado “Adreev spin qubit”, que é baseado em uma série de efeitos quânticos em homenagem ao físico soviético Alexander Fedorovich Andreev. Nas junções Josephson, onde a corrente supercondutora flui sem tensão, existem estados eletrônicos microscópicos – níveis Andreev, cada um dos quais pode ser considerado uma fonte microscópica do efeito Josephson. Eles também são os estados pais dos modos Majorana.

As junções ou contatos Josephson também são capazes de capturar quasipartículas supercondutoras com seus próprios spins. Assim, surge uma conexão entre supercorrentes e spins. A corrente supercondutora pode mudar a direção do giro e a detecção de giro pode registrar correntes supercondutoras.

«