Kvantdatorer har potentialen att prestera bättre än alla konventionella datorsystem. Två lovande fysiska implementeringar för lagring och manipulering av kvantinformation är de elektromagnetiska lägena hos supraledande kretsar och spinn av ett litet antal elektroner fångade i halvledarkvantprickar.

Ett team av forskare ledd av Michel Devorets labb, Frederick W. Beinecke professor i tillämpad fysik, experimentellt demonstrerade en ny kvantbit ("qubit") som smälter samman dessa två plattformar, med potential att ta till sig de fördelaktiga aspekterna av båda. Resultaten publiceras idag i Vetenskap .

Qubiten består av snurrandet av en enskild supraledande kvasipartikel fångad i en Josephson-övergång. På grund av en spin-omloppskoppling i korsningen, superströmmen som flyter genom korsningen beror på kvasipartikelns spinntillstånd.

"Vi kunde visa hur man utnyttjar denna spinnberoende superström för att uppnå både spinndetektering och koherent spinnmanipulation, sa Max Hays, en doktorsexamen student i Devorets labb, och huvudförfattare till studien.

Detta arbete representerar också ett betydande framsteg för vår förståelse och kontroll av Andreevs nivåer. Andreevs nivåer är mikroskopiska, elektroniska tillstånd som finns i alla Josephson-korsningar; de är det mikroskopiska ursprunget till den berömda Josephson-effekten, där en ström flyter utan någon spänning. I supraledare-halvledarheterostrukturer såsom nanotrådsövergångarna som undersöktes i detta experiment, Andreevs nivåer är modertillstånden för Majorana-lägen (specialtillstånd där de två "halvorna" av en elektron dras isär). Därför, detta experiment är också viktigt för ansträngningar att utföra Majorana-baserad topologisk informationsbehandling.