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Una proposta per un qubit di Andreev sfrutta la supercorrente per evitare i qubit ausiliari
Una proposta teorica prevede di leggere lo stato di un qubit di Andreev attraverso la supercorrente oscillante prodotta dalla sua stessa dinamica quantistica. Il metodo mira a evitare qubit ausiliari e ripristini ripetuti dello stato inizia
Quantum.world Team · Scritto con l’IA · verificato ·
La corrente generata dal qubit diventa il segnale per leggerne lo stato
Il 5 agosto, l’American Physical Society ha pubblicato una proposta teorica per leggere lo stato di un qubit di Andreev attraverso una supercorrente oscillante generata dal qubit stesso. Agência FAPESP ha dato risalto al lavoro il 21 ottobre. Anziché trasferire le informazioni a un qubit ausiliario, il sistema proposto rileverebbe il campo magnetico variabile prodotto dalla corrente e lo userebbe per dedurre lo stato del qubit.
L’articolo, «Andreev qubit readout from dynamic interference supercurrent», descrive un qubit in una giunzione Josephson a punto quantico. Gli autori scrivono: «Tuttavia, le numerose preparazioni dei qubit ausiliari, i trasferimenti di informazioni e le misure sui qubit ausiliari in questi protocolli comportano un sovraccarico intrinseco per l’elaborazione delle informazioni». Xian-Peng Zhang, Chuanchang Zeng, Zhen-Biao Yang, Jose Carlos Egues e Yugui Yao, «Andreev qubit readout from dynamic interference supercurrent»
Come l’oscillazione trasporta informazioni sullo stato
Il dispositivo proposto parte da un punto quantico formato in un nanofilo di arseniuro di indio collegato a superconduttori. Gli stati di Andreev nella giunzione costituiscono gli stati di base del qubit e le loro sovrapposizioni. Quando il qubit si trova in una sovrapposizione, l’interferenza quantistica tra i suoi stati produce una componente variabile nel tempo della supercorrente, secondo l’articolo e il resoconto della ricerca pubblicato da FAPESP.
La componente costante della corrente e l’ampiezza dell’oscillazione indicano i contributi relativi dei due stati di base; la fase iniziale dell’oscillazione fornisce informazioni sulla loro fase relativa. Il qubit si trova in un circuito superconduttore chiuso e una piccola bobina accoppiata a uno SQUID rileva il segnale magnetico prodotto dalla sua corrente. Nello schema proposto, la corrente oscilla senza una tensione applicata dall’esterno: è l’evoluzione del qubit stesso a produrre il segnale.
La lettura simulata tiene conto degli effetti della misura sul qubit
Il rilevatore non è completamente isolato dal qubit. L’accoppiamento può esercitare una retroazione sul sistema, modificando potenzialmente lo stato che viene misurato; la proposta degli autori cerca di ridurre questo effetto, non di eliminare la perturbazione dovuta alla misura. Le simulazioni hanno incluso il rumore di misura e la retroazione della bobina di rilevamento, con accuratezze riportate del 99,52%, 99,81% e 99,85%, a seconda del numero di misure considerate.
Questi valori provengono da simulazioni, non da una dimostrazione in laboratorio. La proposta consente inoltre di effettuare misure in successione mentre il sistema evolve, senza riportare il qubit allo stato iniziale dopo ciascuna misura. Questo potrebbe aiutare a seguire la dinamica del qubit evitando le fasi di preparazione e le misure ripetute richieste dagli approcci basati su qubit ausiliari.
La geometria proposta deve ancora essere sperimentata
L’articolo presenta il metodo come realizzabile con le capacità sperimentali attualmente disponibili e FAPESP riferisce che i calcoli utilizzano parametri di sistemi esistenti. Ma la specifica geometria del dispositivo non è ancora stata realizzata, secondo José Carlos Egues, uno degli autori dell’articolo. Gli autori propongono di rilevare lo stato di un qubit di Andreev dalla sua stessa corrente oscillante; le prove sperimentali di questa configurazione devono ancora essere condotte.
Lo studio è apparso su Physical Review B, volume 114, articolo L080502. Il suo risultato è uno schema teorico per leggere lo stato dei qubit di Andreev, non un dispositivo di misura già dimostrato.