Aplicações da Supercondutividade - O skate voador da Lexus

quarta-feira, 29 de julho de 2015

Qubit supercondutor e esfera magnética híbrida (Superconducting qubit and magnetic sphere hybrid)




Ilustração do sistema acoplado ímã-qubit. O ímã e um qubit supercondutor são colocados com uma separação de 4 cm. O campo elétrico na cavidade interage com o qubit, enquanto o campo magnético interage com o ímã. A uma temperatura extremamente baixa de -273 °C, magnons, ou seja, quantum de flutuações do ímã, coerentemente casam com o qubit através do campo eletromagnético da cavidade. (Imagem: Yutaka Tabuchi)


Pesquisadores da Universidade de Tóquio demonstraram que é possível trocar um bit quântico, a unidade mínima de informação utilizada por computadores quânticos, entre um circuito quântico supercondutor e um quantum em um ímã chamado de magnon.
        Ímãs exercem uma força magnética produzida por um grande número de ímãs microscópicos - os spins dos elétrons - que estão alinhados na mesma orientação. Os movimentos coletivos do conjunto de spins são chamados de ondas de spin. Um magnon é um quantum de tais excitações, semelhante a um fóton como um quantum de luz, isto é, a onda eletromagnética. À temperatura ambiente os movimentos dos spins dos elétrons podem ser em grande parte afetados pelo calor. As propriedades individuais dos magnons não tinham sido estudadas a baixas temperaturas correspondentes para o ‘limite quântico’ em que desaparecem todas as flutuações de spin termicamente induzidas.
        O grupo de pesquisa do professor Yasunobu Nakamura conseguiu pela primeira vez acoplar um magnon com um fóton em uma cavidade de micro-ondas a uma temperatura ultra-baixa perto do zero absoluto (-273,14 °C). Eles observaram a interação coerente entre um magnon e um fóton, colocando uma esfera ferromagnética em uma cavidade de micro-ondas.
        O grupo de pesquisa demonstrou, além disso, acoplamento coerente de um magnon a um circuito quântico supercondutor. Este último é conhecido como um sistema de poço quântico controlável e como um dos blocos de construção mais promissores para processadores quânticos. O grupo colocou o ímã junto com o qubit supercondutor em uma cavidade e demonstrou a troca de informações entre o magnon e qubit supercondutor mediada pela cavidade de micro-ondas.
        Os resultados irão estimular a pesquisa sobre o comportamento quântico de magnons em dispositivos de spintrônica e abrir um caminho em direção a realização de interfaces quânticas e repetidores quânticos.





 


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