Nuovi qubit su nanofilo possono portare all’informatica quantistica
I materiali semiconduttori costituiscono la base dei dispositivi elettronici moderni. Una cosa che rende i semiconduttori così versatili è la possibilità di controllare il flusso di carica mediante campi elettrici. Nell’ambito del progetto HYWIRE (Hybrid nanowire devices for quantum information processing), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno usato i campi elettrici per controllare efficacemente i dispositivi superconduttori di qubit con elementi di giunzione Josephson realizzati mediante nanofili di semiconduttore. Le giunzioni Josephson sono in genere costituite da cavi superconduttori di alluminio (Al) e una barriera di ossido di Al. Tuttavia, gli scienziati hanno sostituito la giunzione di ossido Al/Al con un nanofilo InAs (legame debole) accoppiato a due semiconduttori. Per il contatto con il nanofilo, il team ha utilizzato contatti AI superconduttori accuratamente cresciuti per epitassia a fascio molecolare, rendendo possibile l’ottenimento di contatti superconduttore-semiconduttore puri. Applicando tensioni attentamente controllate agli elettrodi di porta relativi ai qubit, gli scienziati potrebbero manipolare con precisione gli stati qubit. A differenza dei tradizionali qubit transmoni superconduttori che vengono controllati utilizzando grandi correnti su chip, questo transmone con porta controllata (in inglese gatemon) utilizza tensioni con basse dissipazioni di potenza. Poiché i dispositivi con qubit superconduttori tipicamente funzionano a temperature ultra basse, dell’ordine di un millikelvin, un controllo dei qbit a bassa potenza può semplificare la sfida di scalare architetture più grandi. Nel corso del progetto, il team ha testato due generazioni di dispositivi. Nel miglioramento della seconda generazione di dispositivi, gli scienziati hanno dimostrato che la fragile informazione quantistica potrebbe essere mantenuta per un massimo di 10 µs. Il team ha inoltre condotto esperimenti con un circuito gatemon a due qubit, dimostrando in tal modo il loro potenziale in relazione alla costruzione di processori quantici scalabili. Oltre allo sviluppo di questo nuovo tipo di qubit, il team del progetto ha sviluppato un set-up per la raccolta e il preciso posizionamento di singoli nanofili, consentendo l’assemblaggio controllato di dispositivi con tali collegamenti. I risultati del progetto sono stati pubblicati su riviste specializzate e potrebbero portare a nuovi progressi nel campo dell’informatica quantistica.
Parole chiave
Nanofilo, informatica quantistica, qubit, interazione spin-orbita, HYWIRE, gatemon
