Кубит — как жилец в крошечной квартире: обычно он занимает нижний этаж, чтобы не отвлекаться на соседей сверху. В германиевых квантовых точках, где живут спиновые кубиты, этот жилец — дырка, то есть место без электрона. У дырки есть спин, который работает как крошечная магнитная стрелка. Когда включают внешнее магнитное поле, эта стрелка начинает вращаться с определённой скоростью — её называют g-фактором. От этого параметра зависит, как кубитом управлять.
Но у германия есть особенность: спин и орбита (этаж, на котором сидит дырка) сильно связаны. Поэтому g-фактор меняется от этажа к этажу и от того, сколько соседей у дырки. Учёные измерили g-фактор двумя способами: смотрели, как ведёт себя одна дырка (спектр возбуждения), и как ведут себя несколько вместе (спектр добавления). Раньше эти способы давали разные числа, и было непонятно, кому верить.
Более того, g-фактор можно менять на 15% просто электрическим полем, не трогая магнитное. Это важно, потому что для квантового компьютера удобнее управлять кубитами электрическими сигналами, а не громоздкими магнитами. Теперь инженеры смогут точнее проектировать схемы управления: достаточно знать, на каком этаже сидит дырка и сколько их в точке.
Так что германиевые точки — не просто квартирки для кубитов, а дома с очень гибкой планировкой. Понимание их внутреннего распорядка приближает квантовые компьютеры к реальности, где каждый кубит можно настроить под свою задачу.
Германий — близкий родственник кремния, но у него сильнее связь между спином и орбитой, поэтому g-фактор в германии можно менять электрическим полем сильнее, чем в кремнии.