Магнитный вихрь как кубит: квантовый бит в сверхпроводящей плёнке экспресс

Оригинал: "Quantum Coherence in Superconducting Vortex States"
arXiv:2510.19769 · 2025-10-22 · CC BY 4.0 · 1 мин
В гранулированных сверхпроводниках магнитные вихри ведут себя как квантовые системы с двумя состояниями.

В сверхпроводниках могут возникать магнитные вихри — области, где магнитное поле пронизывает материал, образуя структуры, подобные водоворотам в воде. Обычно такие вихри рассеивают энергию из-за внутреннего трения — диссипации — и быстро затухают, что мешает их использованию в квантовых чипах. Однако в плёнке, состоящей из крошечных зёрен алюминия, вихрь попадает в ловушку: он застревает, словно водоворот в узком колодце, и может вращаться либо по часовой стрелке, либо против. Квантовая природа позволяет ему находиться в суперпозиции — вращаться в обе стороны одновременно — до момента измерения. Такая «двойственная жизнь» длится миллисекунды, что для микромира считается чрезвычайно долгим временем. Исследователи научились управлять этими вихрями с помощью микроволновых импульсов, используя метод спектроскопии для переключения состояний, и считывать их без потерь. Каждый вихрь несёт ровно один квант магнитного потока — величину, составляющую миллиардную долю магнитного поля Земли. Это прямое подтверждение идеи Алексея Китаева о применении подобных структур для помехоустойчивых квантовых вычислений.

Каждый такой вихрь несёт всего один квант магнитного потока — примерно одну миллиардную от магнитного поля Земли.

Учёные
Christian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. RossiterWolfgang Pauli
Понятия
магнитный вихрь сверхтекучий вихрь квантовые вихри сверхпроводящая проволока полупроводниковые кубиты сверхпроводящая электроника сверхпроводимость тонких плёнок сверхпроводимость нулевое сопротивление пиннинг потока квантовая сверхтекучесть конденсат экситонов квантование потока фазовые флуктуации купрат псевдощель теория БКШ микроволновый импульс сверхтекучая жёсткость высокотемпературный сверхпроводник