الدوامة المغناطيسية تتحول إلى بت كمي سريع
الدوامات المغناطيسية في الموصلات الفائقة، مثل الدوامات في الماء، عادة ما تبدد الطاقة وتختفي بسرعة بسبب الاحتكاك الداخلي — الانحلال (التبدد). وهذا يعيق استخدامها في الرقاقات الكمومية. ولكن في غشاء مصنوع من حبيبات الألمنيوم الدقيقة، تعلق الدوامة وتصبح أشبه بدوامة في بئر ضيق — حيث تدور إما في اتجاه أو في الاتجاه المعاكس. الطبيعة الكمومية تسمح لها بالدوران في كلا الاتجاهين في آنٍ واحد، إلى أن يتم إجراء القياس. هذه الحياة المزدوجة تدوم لأجزاء من الثانية — وهي مدة طويلة بشكل لا يصدق في العالم المجهري. لقد تعلم العلماء كيفية تبديل الدوامات باستخدام نبضات الموجات الدقيقة (التحليل الطيفي) وقراءة حالتها دون فقدان. كل دوامة تحمل بالضبط كمًا واحدًا من التدفق المغناطيسي — أي جزء من مليار من المجال المغناطيسي للأرض. إن فكرة أليكسي كيتاييف باستخدام مثل هذه الهياكل للحوسبة الكمومية المقاومة للضوضاء قد تلقت تأكيدًا مباشرًا.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2510.19769
Abrikosov vortices, where the superconducting gap is completely suppressed in the core, are dissipative, semi-classical entities that impact applications from high-current-density wires to superconducting quantum devices. In contrast, we present evidence that vortices trapped in granular superconducting films can behave as two-level systems, exhibiting microsecond-range quantum coherence and energy relaxation times that reach fractions of a millisecond. These findings support recent theoretical modeling of superconductors with granularity on the scale of the coherence length as tunnel junction networks, resulting in gapped vortices. Using the tools of circuit quantum electrodynamics, we perform coherent manipulation and quantum non-demolition readout of vortex states in granular aluminum microwave resonators, heralding new directions for quantum information processing, materials characterization, and sensing.
تحمل كل دوامة من هذا النوع كمًا واحدًا فقط من التدفق المغناطيسي — حوالي جزء من مليار من المجال المغناطيسي للأرض.