Como ha puesto esto en la sección de computación cuántica, supongo que ya conoce la construcción.
Básicamente, una unión Josephson tendrá 2 superconductores separados por un aislante (unión SiS). Una corriente fluye entre los 2 superconductores debido a la “delgadez” del aislante que permite la tunelización cuántica. Puedes leer más aquí: efecto Josephson
Ahora, también supongo que sabes sobre Qubits. Puedes ver mi respuesta aquí: ¿Qué es un bit cuántico?
- ¿Qué es un Qubit?
- ¿Se pueden usar las cadenas de Markov dentro de los algoritmos de computación cuántica?
- ¿Cuáles son las recomendaciones de Scott Aaronson para los estudiantes universitarios interesados en la teoría de la complejidad y la computación cuántica?
- ¿Qué piensan los ateos y los escépticos sobre la legitimidad de la mecánica cuántica? ¿Lo compran todo?
- ¿Qué es un nudo cuántico?
Entonces, ¿cómo ayuda Josephson Junction en la computación cuántica?
Trataré de explicar qubits de flujo. (Flujo qubit).
Se ve algo como esto. (Este diagrama es en realidad el de un SQUID, pero no pude encontrar una mejor imagen)
(Tenga en cuenta que F denota el flujo que se está utilizando, aquí)
El principio básico es tener estados de energía degenerados, lo suficientemente cerca como para estar mecánicamente unidos cuánticamente. Este diagrama de DOS muestra una distribución de estados en el material en condiciones normales. Lo que necesita son estados ‘acoplados’. Entonces aplica un campo magnético para hacer 2 o más estados igualmente energéticamente favorables.
(Por la falta de una mejor imagen; hay muy poca diferencia en energía. Este es un diagrama de Energía vs Flujo a través de la unión. Los estados azules en el segundo diagrama en realidad están acoplados mecánicamente cuánticamente, es decir, es posible hacer un túnel).
Entonces, en el primer diagrama (estado normal), la corriente fluye alrededor del bucle. En el segundo, el qubit (en el que se ha convertido, al aplicar un campo magnético) puede soportar la corriente que fluye en 2 direcciones, es decir, ahora es posible una superposición de 2 estados actuales.
Como puede ver, la barrera energética entre los 2 estados es bastante pequeña. Por lo tanto, el requisito de rangos de temperatura mK para evitar fluctuaciones térmicas.
Además, el flujo es muy sensible al ruido electrónico; cualquier ruido parásito puede cambiar la dirección de los bucles (¡debe ver la expresión del profesor Seth Lloyd cuando dice eso! 😀). Por lo tanto, se debe tener mucho cuidado allí también. Y luego está el problema de la medición: ¿cómo se ‘lee’ el estado del qubit sin condensarlo en uno de los estados propios? Los magnetómetros SQUID (sí, del tipo anterior) se están investigando para su uso.
