html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Физики связали сверхпроводящий кубит с поверхностной акустической волной


A. N. Bolgar et al./ Physical Review Letters, 2018

Физики впервые смогли добиться связывания сверхпроводящего кубита с акустической волной в двумерных системах. В таких системах информацию с кубитов можно считывать с помощью акустических колебаний вместо электромагнитных, что позволяет повысить компактность и чувствительность квантово-вычислительных систем. Экспериментальная реализация такого связывания может стать толчком к дальнейшему развитию квантовоакустических компьютеров, пишут ученые в Physical Review Letters.

Один из стандартных способов считывания информации в квантово-вычислительных системах основан на квантовом взаимодействии между кубитом и электромагнитным резонатором. Недавно ученые предложили использовать аналогичных подход, в котором вместо электромагнитных волн используются акустические волны — колебания атомов в кристаллической решетке. При определенных условиях элементарные колебания атомов — фононы — могут существовать в кристалле в квантовом режиме и благодаря этому взаимодействовать с кубитами. По мнению ученых, такие квантово-акустические системы будут обладать рядом преимуществ по сравнению с традиционными электромагнитными, в частности они могут оказаться значительно более компактными и устойчивыми при работе.

Нужный квантовый режим для акустических резонаторов физикам уже удалось реализовать для трехмерного случая, однако создание таких систем сейчас довольно затруднительно с технологической точки зрения, поэтому вряд ли будет широко использоваться в ближайшее время. При этом многие современные искусственные квантовые системы работают в двумерной конфигурации, а связать между собой кубит и поверхностную акустическую волну до настоящего момента не удавалось.

Решить эту проблему смогли физики из России и Великобритании под руководством Олега Астафьева (Oleg V. Astafiev) из Московского физико-технического института, разработав технологию связывания сверхпроводящего кубита с поверхностной акустической волной в квантовом режиме. В предложенной системе кубит закреплялся на поверхности кварцевого кристалла внутри резонатора для поверхностной акустической волны. Резонатор работал в конфигурации Фабри — Перо, в которой для отражения волн использовались два набора из 200 параллельных алюминиевых полос шириной около 500 нанометров. Для подавления температурных флуктуаций, которые мешают получить устойчивое квантовое состояние фонона, физикам пришлось использовать источник поверхностных акустических волн с частотой 3,2 гигагерца (в большинстве подобных устройств образуются мегагерцовые волны). Для возбуждения и регистрации поверхностных волн внутрь резонатора также помещались два встречно-штыревых преобразователя — излучатель и детектор, связанные с пьезоэлектрическим элементом.

Схема устройства (слева) и его фотография (справа). В центре системы находится сверхпроводящий кубит, вокруг него — устройство для возбуждения и регистрации поверхностных акустических волн, снаружи — два брэгговских зеркала для акустических волн

A. N. Bolgar et al./ Physical Review Letters, 2018

Связь между кубитом и акустической волной в такой системе осуществляется за счет поглощения или испускания кванта энергии и перехода из основного состояния в возбужденное и обратно. При этом, поскольку частота самого резонатора зависит от состояния кубита, то меняя его характеристики, можно производить чтение с него информации.

С помощью измерения энергетического спектра кубита ученым удалось показать, что между акустическим резонатором и кубитом действительно происходит взаимодействие в квантовом режиме. Сделать такой вывод физики смогли по форме спектра, для которого выражено явление антипересечения — двух характерных частот перехода при одном значении магнитного потока.

Экспериментальный (слева) и теоретический (справа) энергетические спектры системы: коэффициент пропускания пропускания в зависимости от частоты волны и величины магнитного потока. О взаимодействии между кубитом и поверхностной волной свидетельствует антипересечение сигнала при резонансе

A. N. Bolgar et al./ Physical Review Letters, 2018

Ученые отмечают, что возможность квантового связывания кубита с акустическим резонатором свидетельствует о перспективности использования квантовоакустических систем в качестве альтернативы более традиционным системам с микроволновыми резоанторами. По словам авторов работы, использование поверхностных акустических волн обладают рядом преимуществ: во-первых, благодаря меньшей длине волны на одном механическом резонаторе с несколькими резонансными частотами можно уместить сразу несколько кубитов, которые немного отличаются по частоте перехода. А во-вторых, использование акустических резонаторов вместо электромагнитных позволит снизить чувствительность всей системы к электромагнитному шуму.

Считывание информации в квантовых компьютерах — далеко не единственное применение поверхностных акустических волн, связанное с квантовыми системами. Например, недавно физики разработали подход, который позволяет с помощью стоячей поверхностной акустической волны создавать в двумерных полупроводниковых материалах устойчивые решетки из электронов или поляритонов. При этом, варьируя частоту акустических колебаний, можно изменять параметры таких решеток и приводить частицы в движение.

Александр Дубов


Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции