Магнитный вихрь стал квантовым битом ⚡ экспресс
Абрикосовские вихри с полностью подавленной сверхпроводящей щелью в ядре обычно диссипативны и полуклассичны. В работе показано, что в гранулированных сверхпроводящих плёнках вихри могут становиться двухуровневыми квантовыми системами с временами когерентности порядка микросекунд и временами энергетической релаксации до долей миллисекунды. Эти данные подтверждают теоретическую модель сверхпроводников с гранулярностью на масштабе длины когерентности как сетей туннельных контактов, приводящую к образованию «закрытых» вихрей с энергетической щелью. С помощью методов квантовой электродинамики цепей выполнены когерентное управление и квантовое неразрушающее считывание состояний вихрей в микроволновых резонаторах из гранулированного алюминия. Результаты открывают перспективы для квантовой обработки информации, прецизионного материаловедения и создания новых сенсоров.
Магнитные вихри в сверхпроводниках, как водовороты в воде, обычно рассеивают энергию и быстро пропадают из-за внутреннего трения — диссипации. Это мешает их применению в квантовых чипах. Но в плёнке из крошечных зёрен алюминия вихрь застревает и становится похож на водоворот в узком колодце — он крутится либо в одну, либо в другую сторону. Квантовая природа позволяет ему вращаться в обе стороны одновременно, пока не проведено измерение. Такая двойственная жизнь длится миллисекунды — невероятно долго для микромира. Учёные научились переключать вихри микроволновыми импульсами (спектроскопия) и считывать их состояние без потерь. Каждый вихрь несёт ровно один квант магнитного потока — миллиардную долю поля Земли. Идея Алексея Китаева использовать такие структуры для помехоустойчивых квантовых вычислений получила прямое подтверждение.
🎯 Каждый такой вихрь несёт всего один квант магнитного потока — примерно одну миллиардную от магнитного поля Земли.