Магнитный вихрь стал квантовым битом экспресс
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.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском 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.
Каждый такой вихрь несёт всего один квант магнитного потока — примерно одну миллиардную от магнитного поля Земли.