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Superconducting Qubits: Quantum computing with Josephson Junctions

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Tentativo di misurare con precisione la carica elettronica

L'industria dell'elettronica si domanda cosa succederà quando i transistor diventeranno talmente piccoli che gli effetti quantici saranno importanti. Nel frattempo, i partner del progetto SQUBIT-2 hanno costruito un nuovo transistor che sfrutta attivamente le proprietà quantiche degli elettroni.

Economia digitale

Il transistor a singolo elettrone a effetto tunnel (SET) è stato ideato dai ricercatori per cercare di scoprire se la natura quantica degli elettroni determinerà il modo in cui verranno costruiti i dispositivi. I transistor SET sono composti da una piccola isola metallica collegata a due elettrodi separati tramite giunzioni tunnel per l'entrata e l'uscita degli elettroni. Applicando tensione ad un elettrodo di porta accoppiato capacitivamente all'isola, si controlla l'energia necessaria per caricare gli elettroni nell'isola. La sensibilità dei transistor SET alla carica li rende ideali per gli elettrometri di elevata precisione che potrebbero misurare le delicate sovrapposizioni di stati di carica nelle isole superconduttrici. D'altro canto, le isole superconduttrici potrebbero rappresentare un mezzo per implementare i bit quantici necessari per i computer quantici. Pertanto, l'interesse della ricerca effettuata dai partner del progetto SQUBIT-2 si incentrava sull'eliminazione del rumore di misura indesiderato. Nello specifico, un approccio radicale per eliminare il rumore proveniente dal substrato è stato studiato presso i laboratori dell'Università di Jyväskylä in Finlandia. I transistor a singolo elettrone in alluminio sono stati prodotti con l'isola non in contatto con il substrato di nitruro di silicio (SiN2). Degli studi dettagliati hanno dimostrato che il rumore causato dagli alternatori della carica intrappolata nel substrato è stato ridotto al minimo. Ciò ha aperto la strada per l'applicazione di questi dispositivi in sistemi allo stato solido adatti all'informatica quantica.

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