محققان QuTech دانشگاه Delft هلند توانستند با ترکیب ویژگی های دو نوع کیوبیت، یک کیوبیت کاندید مناسب برای کامپیوتر های کوانتومی ارائه کنند. دو مورد از امیدوارکننده‌ترین نوع کیوبیت‌های اسپین در نیمه‌رساناها و کیوبیت‌های ترانسمون در مدارهای ابررسانا هستند. با این حال، هر نوع چالش های خاص خود را دارد.
کیوبیت‌های اسپین کوچک بوده و با فناوری صنعتی فعلی سازگار هستند، اما چالش های زیادی برای تعامل در فواصل طولانی دارند. از سوی دیگر، کیوبیت های ترانسمون را می توان به طور موثر در فواصل طولانی کنترل کرد و خواند، اما آنها محدودیت سرعت برای اجرای عملیات دارند و نسبتاً بزرگ هستند. هدف محققان در این مطالعه، استفاده از مزایای هر دو نوع کیوبیت با توسعه یک معماری ترکیبی است.
در این آزمایش ،محققین موفق شدند به طور مستقیم اسپین کیوبیت را با استفاده از سیگنال مایکروویو دستکاری کنند. همچنین به «فرکانس‌های Rabi» بسیار بالایی دست یافتند، که معیاری برای کنترل سرعت کیوبیت است. سپس، آنها این «کیوبیت اسپین Andreev» را در یک کیوبیت ترانسمون ابررسانا جاسازی کردند که امکان اندازه‌گیری سریع حالت کیوبیت را فراهم می‌کند.
همچنین زمان انسجام کوبیت اسپین Andreev محاسبه شد، که معیاری برای مدت زمانی است که کیوبیت می تواند محاسبات انجام دهد. آنها مشاهده کردند که "طول عمر" کیوبیت تحت تأثیر میدان مغناطیسی مواد اطراف آن است.
همچنین برای اولین بار کوپلینگ مستقیم و قوی بین یک کیوبیت اسپین و یک کیوبیت ابررسانا را پیاده سازی کردند، به این معنی که آنها می‌توانند این دو کیوبیت را به روشی کنترل‌شده در برهمکنش با یکدیگر قرار دهند. این نشان می‌دهد که کیوبیت اسپین Andreev می‌تواند به عنصری کلیدی برای Interconnect در پردازنده‌های کوانتومی مبتنی بر فناوری‌های متفاوت کیوبیت تبدیل شود (کیوبیت‌های اسپین نیمه‌رسانا و کیوبیت‌های ابررسانا.)
البته این کیوبیت هنوز ایده آل نیست و هنوز نیاز به پیاده سازی اپراتور های چند کیوبیتی دارد که برای کامپیوترهای کوانتومی جهانی مورد نیاز هستند. زمان انسجام فعلی نیز کمتر از حد مطلوب است. با استفاده از مواد دیگر می توان این چالش را بهبود بخشید. خوشبختانه مقیاس پذیری این کیوبیت ها براب با کیوبیت های نیمه هادی است و این امید را افزایش می دهد که بتوانیم به نقطه ای برسیم که سخت افزار کوانتومی عامل محدود کننده پیاده سازی الگوریتم های کوانتومی نباشد.
لینک مقاله منبع:
https://www.nature.com/articles/s41567-023-02071-x
