Экспериментально получены три сверхпроводящих кубита в «запутанном» состоянии

Сразу две группы физиков представили результаты опытов по организации «запутанных» состояний трёх сверхпроводящих кубитов.

Заметим, что аналогичные эксперименты с фотонными и ионными кубитами проводились довольно давно, однако в случае сверхпроводящих устройств, привлекающих специалистов надёжностью работы и относительной простотой изготовления, ранее демонстрировались сцепленные состояния только двух кубитов.

Первая группа, возглавляемая учёными из Йельского университета, создавала кубиты с использованием двух небольших отрезков сверхпроводника, соединённых двумя туннельными переходами. Энергетические уровни системы — «0» и «1» — задавались тем, как куперовские пары электронов распределяются между двумя сверхпроводящими образцами, причём переход из одного состояния в другое сопровождался поглощением или испусканием СВЧ-фотона.

С помощью таких кубитов, связанных с СВЧ-волноводом, авторы реализовали состояние Гринбергера — Хорна — Цайлингера (GHZ). GHZ представляет собой суперпозицию состояния, в котором все кубиты находятся на уровне «1», и обратного — полностью «нулевого» — состояния. В самом простом случае трёх кубитов записать это можно так:

GHZ> = ( 000> + 111>)/2½.

Состояние GHZ может пригодиться в будущем, когда учёные наконец начнут конструировать квантовый компьютер, и им потребуется квантовая коррекция ошибок.

transmon.jpg Рис. 1. Два кубита, связанных с волноводом (иллюстрация Leonardo DiCarlo, Yale University).

Вторая группа, образованная сотрудниками Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, получила «запутанное» состояние трёх кубитов более привычной конструкции, называемых фазовыми. Один такой кубит строится на базе перехода Джозефсона, который создаётся двумя отрезками сверхпроводника, разделёнными тонким слоем диэлектрика. В нашем случае переходы Джозефсона имели вид Al / AlOх / Al, и к каждому кубиту для считывания его состояния было подведено СКВИД-устройство.

В своей схеме физики реализовали, помимо GHZ, состояние W — суперпозицию трёх возможных состояний, в которых один кубит находится на уровне «1», а оставшиеся два — в «0». Его запись выглядит так:

W> = ( 001> + 010> + 100>)/3½.

transmon_2.jpg Рис. 2. Четыре фазовых кубита; в центре находится цепь емкостной связи. Размер изображения примерно равен 1×1 мм². (Иллюстрация Matthew Neeley).

Полные версии отчётов будут опубликованы в журнале Nature.

По материалам:

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (5 votes)
Источник(и):

1.physicsworld.com

2.compulenta.ru