I computer quantistici hanno il potenziale per superare tutti i sistemi informatici convenzionali. Due promettenti implementazioni fisiche per l'archiviazione e la manipolazione delle informazioni quantistiche sono le modalità elettromagnetiche dei circuiti superconduttori e gli spin di piccoli numeri di elettroni intrappolati nei punti quantici dei semiconduttori.

Un team di ricercatori guidati dal laboratorio di Michel Devoret, il Professore di Fisica Applicata Frederick W. Beinecke, dimostrato sperimentalmente un nuovo bit quantistico ("qubit") che fonde queste due piattaforme, con il potenziale per assumere gli aspetti benefici di entrambi. I risultati sono pubblicati oggi in Scienza .

Il qubit consiste nello spin di una singola quasiparticella superconduttiva intrappolata in una giunzione Josephson. A causa di un accoppiamento spin-orbita nella giunzione, la supercorrente che scorre attraverso la giunzione dipende dallo stato di spin della quasiparticella.

"Siamo stati in grado di mostrare come sfruttare questa supercorrente dipendente dallo spin per ottenere sia il rilevamento dello spin che la manipolazione coerente dello spin, " ha detto Max Hays, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Devoret, e autore principale dello studio.

Questo lavoro rappresenta anche un progresso significativo per la nostra comprensione e il controllo dei livelli di Andreev. I livelli di Andreev sono microscopici, stati elettronici che esistono in tutte le giunzioni Josephson; sono l'origine microscopica del famoso effetto Josephson, in cui una corrente scorre senza alcuna tensione. Nelle eterostrutture superconduttore-semiconduttore come le giunzioni dei nanofili studiate in questo esperimento, I livelli di Andreev sono gli stati genitori dei modi Majorana (stati speciali in cui le due "metà" di un elettrone vengono separate). Perciò, questo esperimento è importante anche per gli sforzi per eseguire l'elaborazione dell'informazione topologica basata su Majorana.