Quantumcomputers hebben het potentieel om alle conventionele computersystemen te overtreffen. Twee veelbelovende fysieke implementaties voor de opslag en manipulatie van kwantuminformatie zijn de elektromagnetische modi van supergeleidende circuits en de spins van kleine aantallen elektronen gevangen in halfgeleider kwantumstippen.

Een team van onderzoekers onder leiding van het lab van Michel Devoret, de Frederick W. Beinecke hoogleraar toegepaste natuurkunde, experimenteel een nieuwe kwantumbit ("qubit") gedemonstreerd die deze twee platforms samensmelt, met het potentieel om de heilzame aspecten van beide over te nemen. De resultaten worden vandaag gepubliceerd in Wetenschap .

De qubit bestaat uit de spin van een individueel supergeleidend quasideeltje gevangen in een Josephson-junctie. Door een spin-baankoppeling in de junctie, de superstroom die door de kruising stroomt, hangt af van de spintoestand van de quasideeltjes.

"We waren in staat om te laten zien hoe we deze spinafhankelijke superstroom kunnen gebruiken om zowel spindetectie als coherente spinmanipulatie te bereiken, " zei Max Hays, een doctoraat student in het laboratorium van Devoret, en hoofdauteur van de studie.

Dit werk vertegenwoordigt ook een aanzienlijke vooruitgang voor ons begrip en controle van de Andreev-niveaus. Andreev-niveaus zijn microscopisch klein, elektronische toestanden die in alle Josephson-knooppunten voorkomen; ze zijn de microscopische oorsprong van het beroemde Josephson-effect, waarin een stroom vloeit zonder enige spanning. In supergeleider-halfgeleider heterostructuren zoals de nanodraadjuncties die in dit experiment zijn onderzocht, Andreev-niveaus zijn de bovenliggende toestanden van Majorana-modi (speciale toestanden waarin de twee "helften" van een elektron uit elkaar worden getrokken). Daarom, dit experiment is ook belangrijk voor inspanningen om op Majorana gebaseerde topologische informatieverwerking uit te voeren.