科技号翻译消息：物理学家们通过学习如何在本地控制约瑟夫森涡实现了量子技术突破。这一发现将导致量子电子超导设备和未来量子处理器的发展。完成这项工作的物理和技术（MIPT）的莫斯科研究所，已经发表在科学期刊上。
这种发展具有用于量子计算和量子处理器作为约瑟夫逊涡流的发展的影响- supercurrents的量子涡流-在量子处理器中使用超导量子电子学（SQE）的开发中使用。减少量子的量子位的复杂性或稳定性可能帮助研究人员创造更大的量子计算系统。
来自MIPT超导系统拓扑量子现象实验室的研究人员应用磁力显微镜研究了两个超导铌触点系统中的约瑟夫森涡旋，该触点与铜层交织在一起，作为薄弱环节。
该论文的资深作者，MIPT的瓦西里·斯托利亚洛夫（Vasily Stolyarov）说：“我们已经证明，在平面（平面）超导体-正常金属-超导体接触中，约瑟夫森涡旋具有独特的烙印。” '我们通过用磁力显微镜观察这些结构发现了这一点。基于此发现，我们证明了可能在局部产生约瑟夫森涡旋的可能性，该涡旋可由显微镜的磁性悬臂操纵。我们的研究是朝着建立未来超导量子计算的机器又迈进了一步。”
用于量子计算的超灵敏超导设备，量子位和体系结构的种类正在迅速增长。预计超导量子电子器件将挑战传统的半导体器件或至少以量子计算的形式开拓新的应用。这些新设备将依靠约瑟夫森结。
以剑桥大学的布莱恩·约瑟夫森（Brian Josephson）命名的约瑟夫森涡旋是约瑟夫森结中超流的量子涡旋。1962年，约瑟夫森（Josephson）预测超电流将流过将两块超导材料分开的绝缘材料薄层。该电流被命名为约瑟夫森电流，超导体的耦合被冠以一个约瑟夫森结。通过介电或非超导金属，在两个超导体之间发生所谓的弱连接，并形成宏观量子相干性。
当该系统置于磁场中时，超导体将磁场推出。施加的磁场越大，超导性对穿透到约瑟夫森系统中的磁场的抵抗力就越大。但是，薄弱环节是一个磁场可以以携带磁通量量子的约瑟夫森涡旋形式穿透的地方。约瑟夫森涡通常被视为真实的拓扑对象，这是两个pi相奇异点，很难观察和操纵。
Stolyarov补充说：“很难想象约瑟夫森涡流，因为它们的位置较差。” ``我们发现了一种方法来测量在薄弱环节区域产生和破坏此类涡流期间发生的耗散。耗散是能量的较小释放。在我们的案例中，当涡旋在平面约瑟夫森接触中移动时，能量被释放。因此，使用我们的磁力显微镜，我们不仅可以成功检测超导结构的静态磁像，而且还可以成功检测其中的动态过程。”
该论文的作者展示了一种利用低温磁力显微镜远程生成，检测和操纵平面约瑟夫森结中约瑟夫森涡流的方法。利用某些参数（探针位置，温度，外部磁场，流过样品的电流），研究小组观察到了显微镜悬臂的特定响应。然后图像中出现尖锐的环/弧。
研究人员将这些特征确定为相邻约瑟夫森状态之间的分叉点，其特征是结内约瑟夫森涡旋的数量或位置不同。该过程伴随着在分叉点处悬臂与样品之间的能量交换，并证明了磁力显微镜可以提供有关约瑟夫森涡旋状态的独特信息。
预期该研究的结果将为开发本地非接触式诊断和现代超导器件和超导量子电子学的新方法提供动力和基础。
这项研究得到了俄罗斯科学基金会和俄罗斯联邦教育与科学部的支持。