Ученые из НИТУ «МИСиС» и Российского квантового центра в сотрудничестве с зарубежными коллегами создали кубит, основанный не на джозефсоновском переходе, представляющем собой разрыв в сверхпроводнике, а на сплошной сверхпроводящей нанопроволоке.

При помощи кубитов ученые моделируют химические соединения и материалы, воссоздают механизм процессов фотосинтеза.

В настоящее время квантовый суперкомпьютер еще не создан, однако ученые во всем мире стремятся усовершенствовать основные элементы вычислительной машины будущего, в частности, – главную вычислительную ячейку – кубит.

Созданный российским учеными кубит основан на эффекте квантового проскальзывания фазы – контролируемого периодического разрушения и восстановления сверхпроводимости в сверхтонкой нанопроволоке, которая в обычном состоянии имеет довольно большое сопротивление.

По словам руководителя группы Российского квантового центра и заведующего лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» Алексея Устинова, новый тип сверхпроводящих устройств во многом аналогичен СКВИДу (сверхпроводящему квантовому интерферометру).

Он пояснил, что СКВИД является сверхчувствительным магнитометром, используемым для измерения слабых магнитных полей и основанном на джозефсоновских переходах.

Отличие состоит лишь в том, что вместо магнитного поля интерференция в новом устройстве вызывается электрическим полем, меняющем электрический заряд на островке между двумя нанопроволоками.

«Если проволочку разбить на два участка, сделать в центре утолщение, то меняя затвором заряд на этом утолщении можно, фактически, делать периодическую модуляцию процесса квантового туннелирования магнитных квантов через проволоку, что и наблюдается в этой работе», - рассказал Алексей Устинов, отметив, что ученые смогли получить управляемый и когерентный эффект, необходимый для создания кубитов нового поколения.

На этом принципе может быть построен весь набор элементов сверхпроводящей электроники. Новые кубиты также оказались более просты в изготовлении.