Исследователи из QuTech существенно улучшили так называемый «андреевский спиновый кубит» и считают, что он может стать главным кандидатом в поисках идеального кубита. Новый тип кубитов стал более надежным и внутренне стабильным, по сравнению с предыдущими версиями, путем объединения преимуществ двух других типов кубитов.

Команда опубликовала свою работу в журнале Nature Physics.

В данной работе исследователи из QuTech, компании, созданной в результате сотрудничества между Делфтским технологическим университетом и TNO, создали разумную комбинацию существующих методов для хранения квантовой информации.

Марта Пита-Видаль, соавтор, объясняет: «Двумя наиболее многообещающими типами являются спиновые кубиты в полупроводниках и трансмононные кубиты в сверхпроводящих схемах. Однако у каждого типа есть свои проблемы. Например, спиновые кубиты малы и совместимы с текущими промышленные технологии, но они борются с взаимодействием на больших расстояниях. С другой стороны, кубиты-трансмоны можно эффективно контролировать и считывать на больших расстояниях, но они имеют встроенное ограничение скорости для операций и относительно велики. В этом исследовании мы хотели использовать преимущества обоих типов кубитов путем разработки гибридной архитектуры, которая их объединяет».

«В нашем эксперименте нам удалось напрямую управлять вращением кубита с помощью микроволнового сигнала, — говорит Арно Баргербос, другой соавтор. — Мы достигли очень высоких “частот Раби”, что является мерой того, насколько быстро мы можем управлять кубитом. Затем мы встроили этот “кубит со спином Андреева” в сверхпроводящий трансмон-кубит, что позволяет, в свою очередь, быстро измерять состояние кубита».

Исследователи охарактеризовали время когерентности спинового кубита Андреева, меру того, как долго кубит может оставаться в живых. Они заметили, что на его «долговечность» влияет магнитное поле окружающих материалов.

«Наконец, — говорит Баргербос, — мы продемонстрировали первую прямую сильную связь между спиновым кубитом и сверхпроводящим кубитом, а это означает, что мы можем заставить два кубита взаимодействовать контролируемым образом. Это говорит о том, что спиновый кубит Андреева может стать ключевым элементом для соединения между собой квантовых процессоров, основанных на принципиально разных технологиях кубитов: полупроводниковых спиновых кубитах и сверхпроводящих кубитах».

Главный исследователь Кристиан Андерсен говорит: «Текущий андреевский спиновый кубит еще не идеален. Ему все еще предстоит продемонстрировать многокубитные операции, которые необходимы для универсальных квантовых компьютеров. Время когерентности также неоптимально. Его можно улучшить, используя другой материал. К счастью, масштабируемость кубитов находится на одном уровне с полупроводниковыми кубитами, что дает надежду на то, что мы сможем добраться до момента, когда ограничивающим фактором станет создание квантовых алгоритмов, а не квантового оборудования».