На шаг ближе к квантовым компьютерам

Квантовые компьютеры, которые работают с квантовыми ячейками памяти кубитами, а не с обычными битами, потенциально могут выполнять вычисления  в разы быстрее. Это то же самое, что сравнить вычислительную скорость обычного калькулятора и обычного компьютера. Q-компьютеры могут предоставить безграничные возможности для применения сложных численных расчетов.

«Сила» q-битов заключается в их возможности существовать в более чем одном состоянии одновременно в заданном промежутке времени. Нет больше «1» или «0», вариант «1 и 0» теперь тоже стал реальностью. Однако существующее явление интерференции, которое называется декогеренцией, стало камнем преткновения для выполнения квантовых вычислений. Декогеренция (распад суперпозиционных состояний), нестабильность кубитов приводит к потере информации.

Для того, чтобы квантовые биты можно было использовать для будущих суперкомпьютеров нужно научиться справляться с декогеренцией. Некоторые модели проектирования (виды конструирования) q-битов  построены на так называемом эффекте Джозефсона для супер проводников при низкой температуре, когда определена некая критическая температура, при которой материал становится супер проводящим.

Эффект Джозефсона, при котором у электронов есть возможность проникнуть сквозь очень тонкие участки с низкой проводимостью при отсутствии ускоряющего напряжения, скорее всего, возникает в результате несогласованности электронов в двух супер проводниках, которые разделены слоем с нулевой проводимостью. Система из 2-х супер проводников и слоя непроводящего материала – это и есть переход Джозефсона.

Сейчас европейские ученые при поддержке проекта HYBMQC стремятся продемонстрировать возможность разработать квантовые биты высокого качества, создание которых будет частично основано на эффекте Джозефсона для супер проводников при высокой температуре (HTS JJs), что поможет «защитить» q-биты от внутренней декогеренции.

Ученые провели несколько экспериментов, сравнив оба вида переходов Джозефсона при низких и высоких температурах. Они сосредоточили свое внимание на альтернативных переходах, а не на  обычных ниобиевых переходах, в том числе на переходах из нитрида ниобия.

Альтернативные переходы характеризовались средне затухающими режимами с демпфированием, позволяющим квантам туннелировать при более низких температурах в сравнении с температурой переходов Джозефсона (LTS JJs).

HTS JJs переходы предлагают сопоставимую функциональность переходам LTS JJs с большей гибкостью. Возможность контролировать HTS JJs переходы сделала возможным создать сверхпроводящий при высоких температурах квантовый интерференционный датчик, а также стала стимулом к гибридному проектированию и изготовлению нано проводников с интегрированием арсенида индия.

Используя классическую платформу переходов, команда ученых может повысить эффективность квантовых битов.