Les chercheurs Сreate nouveau type de Qubit pour les ordinateurs quantiques

Les chercheurs Сreate nouveau type de Qubit pour les ordinateurs quantiques

Technologie 13:04 16.04.2018 Obtenir une URL courte Des scientifiques de l’Université nationale des sciences et technologies MISiS (NUST MISiS) et du Russian Quantum Center ont récemment créé un nouveau qubit basé sur l’utilisation d’un nanofil supraconducteur solide plutôt que sur les jonctions Josephson traditionnelles, généralement obtenues en introduisant une barrière entre deux supraconducteurs. Le qubit a été créé en collaboration avec une équipe de chercheurs de l’Institut de physique et de technologie de Moscou, l’Institut de science et technologie de Skolkovo, l’Université de Londres et le National Physical Laboratory de Teddington (Royaume-Uni), l’Université de Karlsruhe et l’Institut. de technologie photonique (Allemagne).
Malgré le fait que les ordinateurs quantiques universels n’ont pas encore été créés, le principe de calcul sur lequel ils peuvent être basés permet aux chercheurs de résoudre des problèmes très complexes. Par exemple, certains laboratoires utilisent des qubits pour modéliser des composés et des matériaux chimiques et recréer les mécanismes du processus de photosynthèse. C’est pourquoi il est si important de perfectionner les éléments clés des ordinateurs quantiques, tels que les principales cellules de calcul – qubits, dès que possible.
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Il existe plusieurs approches pour créer des qubits. Par exemple, les chercheurs ont créé des qubits fonctionnant dans une gamme optique. Mais ils sont beaucoup plus difficiles à mettre à l’échelle – contrairement aux coudées supraconductrices, qui fonctionnent dans le spectre des fréquences radioélectriques et sont basées sur des jonctions dites Josephson. Ces jonctions sont formées en introduisant une barrière entre deux supraconducteurs – une section de diélectrique, qui sert de tunnel pour les électrons qui coulent. Le nouveau qubit est basé sur l’effet de glissements de phase quantique cohérents – interruption récurrente contrôlée et restauration de la supraconductivité dans un nanofil superfine (environ 4 nanomètres d’épaisseur), qui a normalement un haut niveau de résistance. Le principal chercheur de ce projet, Oleg Astafiev (responsable du Laboratoire de systèmes quantiques artificiels à l’Institut de physique et de technologie de Moscou et professeur à l’Université de Londres et au National Physical Laboratory de Teddington) a été le premier à observer cet effet prédit au cours d’une expérience. Ce travail de pionnier a été publié dans le journal Nature en 2012. Alexei Ustinov, l’un des co-auteurs de la nouvelle recherche (responsable de l’équipe de recherche russe Quantum Center, responsable du laboratoire des métamatériaux supraconducteurs de NUST MISiS et professeur à l’Institut de technologie de Karlsruhe) a expliqué que les scientifiques ont également réussi à créer une nouveau type de dispositif supraconducteur, très similaire à SQUID (le dispositif d’interférence quantique supraconducteur).
Fondamentalement, SQUID est un magnétomètre ultrasensible utilisé pour mesurer les champs magnétiques faibles, basé sur les jonctions Josephson. Mais au lieu d’utiliser un champ magnétique, les chercheurs ont créé une interférence en introduisant un champ électrique qui alterne entre les charges électriques sur la section entre deux nanofils. Dans le dispositif, ces fils servent de jonctions Josephson, sauf qu’ils ne nécessitent pas de créer des barrières et peuvent être fabriqués à partir d’une couche de matériau supraconducteur. Au cours de cette recherche, les scientifiques ont réussi à prouver que ce système peut fonctionner comme un interféromètre de charge, a déclaré Ustinov. “Si nous divisons le fil en deux sections et créons un épaississement au centre, en alternant entre les charges sur cet épaississement nous pouvons réaliser une modulation périodique du processus de tunneling des quanta magnétiques à travers le fil, quelque chose qui a été observé pendant la recherche, “a expliqué le scientifique. C’est un moment crucial qui prouve que nous avons réussi à obtenir un effet contrôlé et cohérent, qui peut être utilisé pour créer un qubit de nouvelle génération.
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Les technologies SQUID sont déjà mises en œuvre dans la production d’une gamme de dispositifs de balayage médical, tels que les magnétocardiographes et les magnétoencéphalographes, ainsi que des dispositifs de détection par résonance magnétique nucléaire. Ils ont également trouvé une application dans l’arpentage géophysique et paléogéologique.
Les scientifiques doivent encore aborder l’éventail des problèmes fondamentaux liés à l’étude des principes des nouvelles applications qubit, déclare le professeur Ustinov. Mais il est déjà clair qu’ils vont étudier de nouveaux qubits avec des fonctionnalités similaires ou peut-être même plus. Il est également important de mentionner que les nouveaux qubits sont beaucoup plus faciles à produire. Peut-être, le principe découvert sera utilisé comme base pour la production d’une gamme d’éléments pour l’électronique supraconductrice.

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