Auslesen in Quantenbits gespeicherter Daten
Von den für eine Implementierung von Bits mit Quanteninformationen vorgeschlagenen physikalischen Systemen stellen Halbleitersysteme eine realistische Möglichkeit dar, für eine große Anzahl interagierender Qubits skalierbar zu sein. Genauer gesagt können mit supraleitenden mikroelektronischen Schaltkreisen mit integrierten Josephson-Kontakten künstliche Systeme mit zwei Niveaus umgesetzt werden. Forscher an der Chalmers University of Technology in Schweden habe eine Single Cooper Pair-Box mit einem äußerst empfindlichen Elektrometer verbunden, um den Überschuss bzw. das Fehlen einer Ladung der supraleitenden Insel zu messen. Der Ladungszustand dieses Charge-Qubit wurde durch die Anzahl der durch Josephson-Kontakte getunnelten Cooper-Paare bestimmt und mit einem für Funkfrequenzen konfigurierten Einzelelektronentransistor (RF-SET) gemessen. Trotz der ermutigenden Ergebnisse war ein Problem der Forscher die Effizienz der Messung, um alle relevanten Informationen innerhalb einer begrenzten Zeitspanne zu ermitteln. Unter Federführung des als Teil des fünften Rahmenprogramms geförderten SQUBIT-2-Projektes wurde eine alternative Auslesemöglichkeit eingeführt, die die effektive Kapazität der Single Cooper Pair-Box nutzt. Durch Integration der Single Cooper Pair-Box in einen resonanten LC-Kreis, einen geschlossenen Kreis mit nur einem Kondensator und einer Induktivität, konnte die effektive Kapazität durch Überwachung der induzierten Ladung bestimmt werden. Die beiden künstlichen Niveaus und das in ein einzelnes Gerät integrierte Messsystem ermöglichen eine schnelle und, noch wichtiger, eine optimal geeignete Messung für eine Single Cooper Pair-Box. Weiterhin bietet das Verfahren deutliche Vorteile für das Auslesen mehrerer gekoppelter Halbleiter-Quantenbits und letztendlich die Umsetzung von Quantengattern. Diese Fortschritte sind deutliche Anzeichen, dass Halbleiter-Quantengeräte in naher Zukunft als grundlegende Elemente für die Manipulation von Quanteninformationen eingesetzt werden könnten.