A Josephson-átmenetet vizsgálva egymástól függetlenül két kutatócsoport is olyan módszert dolgozott ki, amellyel a kvantumbitek állapota megmérhető anélkül, hogy közben megváltoztatnák őket.
A Josephson-átmenet szupravezető rétegek közé helyezett vékony szigetelő rétegből áll. Feltalálója, Brian Josephson a Cambridge Egyetem PhD hallgatójaként Nobel-díjat kapott érte 1973-ban, mivel megjósolta, hogy a szupravezetőkben mozgó elektronpárok (Cooper-párok) az alagút-effektust kihasználva anélkül kelnek át a szigetelő rétegen, hogy közben elveszítenék szupravezető tulajdonságaikat.
A Josephson-átmenetet ma széles körben alkalmazzák elektronikus eszközökben, logikai áramkörökben, memóriákban, erősítőkben. A szupravezető kvantum-interferenciás eszközök (SQUIDek) szintén az átmenetek segítségével mérik a rendkívül gyenge mágneses mezőket.
Fázisváltakozás a 20mK-re hűtött
Josephson-átmenetről visszaverődő
800MHz mikrohullámokban
Josephson-átmenetről visszaverődő
800MHz mikrohullámokban
A klasszikus felfogásban az átmenet úgy viselkedik, mint egy induktív ellenállás. A 80-as években azonban az elméleti szakemberek azt jósolták, hogy - ha eléggé kicsi - úgy viselkedik, mint egy kondenzátor.
Az előre jelzett jelenséget először figyelte meg Per Delsing, munkatársaival a svédországi Chalmers Műszaki Egyetemen, és velük párhuzamosan egy másik fizikus csapat: Pertti Hakonen és munkatársai a Helsinki Műszaki Egyetemen, illetve a moszkvai Landau Elméleti Fizikai Intézetben.
A svéd kutatók több Josephson-átmenetből álló tranzisztort készítettek, és beépítették egy rezonátor áramkörbe. Az eszközt néhány millikelvinre hűtötték és megmérték, hogy a miként változik az áramkörről visszapattanó rádiófrekvenciájú jel. Ez alapján kimutatták, hogy az eszköz kvantumkondenzátorként működik.
Hakonenék egy átmenetet tartalmazó ún. Cooper-dobozt vizsgálva hasonló módszerrel, hasonló következtetésre jutottak.
Ezt a jelenséget attól lehet a kvantumbitek megbízható leolvasására használni, mert a töltött kvantumbit kapacitív reaktanciája ellenkezője az alapállapotnak, ezt pedig 1 és 0 értelmezést kaphat egy kvantumszámítógépben. Korábban jelentős probléma volt, hogy a kvantumbit mérése megváltoztatta a bit állapotát.
"A jövőben a Josephson-kondenzátort kvantum-számítógépekben lehet használni, továbbá új alacsony zajszintű parametrikus erősítőkben" - mondta Mika Sillanpaa, a Helsinki Egyetem munkatársa.
Kövesse az Indexet Facebookon is!
Követem!
