Преследуя эту цель, исследователи из Лаборатории фотоники и квантовых измерений LPQM (STI / SB) EPFL исследовали нелинейный квантовый конденсатор на основе графена, совместимый с криогенными условиями сверхпроводящих цепей и основанный на двумерных (2D) материалах. . При подключении к цепи этот конденсатор может производить стабильные кубиты, а также предлагает другие преимущества, такие как относительно более легкое изготовление, чем многие другие известные нелинейные криогенные устройства, и меньшая чувствительность к электромагнитным помехам. Это исследование было опубликовано в 2D Materials and Applications.
Обычные цифровые компьютеры работают на основе двоичного кода, состоящего из битов со значением 0 или 1. В квантовых компьютерах биты заменяются кубитами, которые могут находиться в двух состояниях одновременно с произвольной суперпозицией. Это значительно увеличивает объем вычислений и памяти для определенных классов приложений.
Но создание кубитов — нелегкое дело: квантовые явления требуют строго контролируемых условий, в том числе очень низких температур.Одним из многообещающих подходов для создания стабильных кубитов является использование сверхпроводящих цепей, большинство из которых работает на основе эффекта Джозефсона. К сожалению, их сложно изготовить и они чувствительны к возмущающим магнитным полям рассеяния.
Это означает, что конечная схема должна быть чрезвычайно хорошо защищена как термически, так и электромагнитно, что исключает компактную интеграцию.В LPQM EPFL была исследована идея простого в изготовлении конденсатора, менее громоздкого и менее подверженного помехам. Он состоит из изолирующего нитрида бора, зажатого между двумя листами графена.
Благодаря этой сэндвич-структуре и необычным свойствам графена входящий заряд не пропорционален генерируемому напряжению. Эта нелинейность — необходимый шаг в процессе генерации квантовых битов. Это устройство может значительно улучшить способ обработки квантовой информации, но есть и другие потенциальные приложения.
Его можно использовать для создания очень нелинейных высокочастотных схем — вплоть до терагерцового режима — или для смесителей, усилителей и сверхсильной связи между фотонами.