Kumpulan penyelidik antarabangsa Rusia dan Jerman telah membuat kejayaan dalam penciptaan bahan dengan sifat yang tidak dapat dicapai. Para saintis dari Universiti Teknologi Penyelidikan Nasional "MISIS", Universiti Karlsruhe (Jerman) dan Jena Institute of Photonic Technologies (Jerman), di bawah kepimpinan ketua makmal "Superconducting Metamaterials" NUST "MISIS" Profesor Alexei Ustinov, telah mencipta qubit "cermin" pertama di dunia, juga metamaterial berdasarkannya. Ini adalah metamaterial kuantum pertama di dunia yang dapat digunakan sebagai elemen kawalan dalam rangkaian elektrik superkonduktor. Hasil karya tersebut diterbitkan dalam jurnal "Nature Communications".
Metamaterial adalah zat, yang sifatnya tidak ditentukan oleh atom yang mana ia disusun, tetapi oleh struktur di mana atom-atom ini dipasang. Setiap struktur tersebut (mereka disebut "meta-atom") mempunyai dimensi puluhan atau bahkan beratus-ratus nanometer dan mempunyai set sifatnya sendiri yang hilang ketika anda cuba membaginya menjadi komponen.
Sehingga baru-baru ini, salah satu perbezaan mendasar antara atom dan meta-atom adalah bahawa sifat atom biasa dijelaskan oleh persamaan mekanik kuantum, dan meta-atom - oleh persamaan fizikal klasik.
Penciptaan qubit (elemen terkecil untuk menyimpan maklumat dalam komputer kuantum) telah menyebabkan potensi untuk membina bahan yang terdiri daripada meta-atom, keadaan yang hanya dijelaskan secara kuantum secara mekanik. Benar, kerja sedemikian memerlukan penciptaan qubit khas.
"Qubit biasa terdiri dari rangkaian yang merangkumi tiga persimpangan Josephson," jelas Kirill Shulga, seorang penyelidik di Makmal Metamaterial Superconducting di NUST MISIS. - Dan komposisi cermin merangkumi lima peralihan, simetri mengenai paksi pusat. Qubit cermin difahami oleh kami sebagai sistem yang lebih kompleks daripada qubit superkonduktor biasa. Logiknya di sini mudah: sistem artifisial rumit dengan sebilangan besar darjah kebebasan mempunyai sebilangan besar faktor yang boleh mempengaruhi sifatnya. Dengan mengubah beberapa parameter luaran persekitaran di mana metamaterial kita berada, kita dapat menghidupkan dan mematikan sifat ini, memindahkan qubit cermin dari satu keadaan tanah dengan beberapa sifat ke sifat yang lain."
Sepanjang eksperimen tersebut, ternyata semua metamaterial yang terdiri daripada qubit cermin dapat beralih antara dua mod. Dalam salah satu rejim, rantai qubit memancarkan radiasi elektromagnetik dengan baik dalam jarak gelombang mikro, sementara tetap menjadi elemen kuantum. Yang lain, ia memutar fasa superkonduktor 180 darjah dan menyekat laluan gelombang elektromagnetik melalui dirinya sendiri. Adalah penting bahawa pada masa yang sama ia tetap menjadi sistem kuantum.
Mikrograf rantai qubit cermin. Di bahagian bawah, resolusi adalah 20 mikron per cm, di bahagian atas, 5 mikron per cm. Lingkaran menunjukkan persimpangan Josephson termasuk dalam satu qubit cermin / NUST MISIS Press Service.
"Ternyata dengan bantuan medan magnet, bahan semacam itu dapat digunakan sebagai elemen kontrol dalam sistem transmisi isyarat kuantum (foton individu) dalam rangkaian yang membentuk komputer kuantum yang sedang berkembang," komentar Ilya Besedin, seorang jurutera di Makmal Metamaterial Superconducting di NUST MISIS … "Ini adalah salah satu elemen penting dalam peranti elektronik superkonduktor."
Video promosi:
Lebih sukar untuk mengira sifat qubit satu cermin pada komputer biasa lebih tepat daripada pada qubit biasa. Dengan menyulitkan qubit seperti itu beberapa kali lebih banyak, mungkin untuk mencapai had kerumitan yang sudah hampir atau melebihi kemampuan komputer elektronik moden. Sistem yang rumit seperti itu dapat digunakan sebagai simulator kuantum, yaitu perangkat yang mampu meramalkan dan mensimulasikan sifat-sifat proses atau bahan nyata tertentu.
Penulis kajian harus menyusun banyak teori untuk menerangkan proses yang berlaku dalam meta-bahan kuantum dengan betul. Hasil refleksi ini adalah artikel "Ketelusan yang dihasilkan secara magnetik dari metamaterial kuantum yang terdiri dari qubit bit fluks berkembar", yang diterbitkan dalam jurnal berprestij "Komunikasi Alam".
