科学突破 - 研究人员开发世界第一个量子超材料

由双通量Qubits制成的量子超材料。超导量子超材料包括嵌入在共面波导中的15个双Qubits阵列组成。显示了双磁通Qubits（上图）的SEM图像和整个结构（下面）。每个Qubit由两个超导循环分享一个共享一个普通的中央约瑟夫α森结（-junction）和位于环路的外部部分的四个相同的约瑟夫森结。结α合允许磁通量在环之间隧道。插图是单个元原子的示意图 - 双通量qubit;显示节点上的阶段。

由俄罗斯和德国科学家组成的国际团队在创造看似不可能的材料方面取得了突破。他们已经设法创建了世界上第一个量子超材料，其可以用作超导电路中的控制元件。

超材料是其特性由它们由它们由由原子的结构布置的原子确定的性质而确定的物质。每种结构都是数百纳米，当科学家试图将材料分成其组件时，它具有自己的一组消失。这就是为什么这样的结构被称为元原子（不要与Mendeleev`s周期表的共同原子混淆）。由元原子组成的任何物质称为荟萃材料。

直到最近，原子和元原子之间的另一个差异是常规原子的性质由量子力学方程描述，而古典物理方程描述了元原子。然而，Qubits的创建导致了构建由可以在机械上描述的元素组成的元素组成的超材料的潜在机会。但是，这项研究需要创建异常QUBITS。

“由北美州超导超级材料零售业大毒素实验室主管领导的北米斯科（德国）和Ipht jena（德国）的国际科学家队的国际队和Ipht jena（德国）已经创造了世界上的世界第一次 - 称为“双”QUBBIT，以及超级材料。由于新材料的出色属性，可以在超导电子设备中创建其中一个关键元素，“笨拙的烟囱雷维斯雷维纳牧师。

双态Quin Quin的转换频率的磁场依赖性。从哈密顿的哈密顿人员计算的接地状态（a）的能量和转变能量hf010。（1）（b）。参数α= 0.72和C= 5.2 FF和Josephson Energy是EJ= 50GHz。这些依赖关系是Φ相对于/ 0 = 0.5的0级和对Φ称的Φ。（b）曲线的最小点对应于中央结相位0的转变为φ零至。π

吉利·斯普尔加（Kirill Shulga）是超导超级材料崎岖实验室和该项目的第一作者的研究员，指出，传统的QUBEB由包括三个JosephseNonition的计划组成。然而，双标准由对对称的五个接合部组成，该连接是中心轴的。

“双胞胎Qubits应该用作比传统超导Qubits更复杂的系统。这里的逻辑非常简单：一个更复杂的（人工复杂的）系统，具有大量自由度，具有更高的因素，可以影响其性质。在更改我们的页面所在的环境的一些外部属性时，我们可以通过从一个状态与其他属性的一个状态转换为另一个状态来打开和关闭这些属性，“他补充说。

在实验期间，这在实验中变得显而易见，因为整个超级材料由两种不同模式之间切换到两种不同模式之间。

微波通过不同制度的量子超材料传输。在施加的直流磁场上测量透射系数T（归一下的值）幅度的幅度（标准化为零场的值）（与线圈，下轴线中的偏置电流成比例）和频率f。上部水平轴转换磁性磁势Qubit单环Φ中的字段。传输T在磁通量的变化下显示急剧变化。Φ可以看出两种不同的微波传播范围，差异差异差分传输和剧烈的谐振增强磁通近11-14GHz附近的传输〜0Φ /±Φ 2.ba交叉切割的固定频率为13GHz。锐峰对应于双胞胎QUBITS中量子状态之间的相干隧道（参见文本）.CA交叉切割的固定频率为10GHz。急剧跳跃对应于Twin Qubit的中央结π的零和平之间的过渡（参见文本）。红色曲线是一个适合理论上预测的依赖eq。(12)

“在其中一个模式中，Qubits链非常良好地在微波范围内传输电子辐射，同时剩下量子元件。在另一种模式中，它将超导相180度变为180度并锁定电磁波的传输通过自身。然而它仍然是量子系统。因此，在磁场的帮助下，这种材料可以用作电路中的量子信号（单独光子）的系统中的控制元件，其中北部杂烩的工程师Ilya Besedin说：Ilya Besedin表示超导超材料的实验室和项目的研究人员之一。

与标准量子位的属性相比，难以准确地计算标准计算机上一个双胞胎Qubit的特性。如果Qubits变得多倍复杂，则可以达到复杂性的极限，接近或超越现代电子计算机的能力。这种复杂系统可以用作量子模拟器，即可以预测或模拟某个真实过程或材料的性质的设备。

随着研究人员所展历的，他们必须整理大量理论，以正确描述量子元材料中发生的过程。本文“磁性诱导的磁性致透明度由双磁通额度组成”是研究的结果，并发表于自然通信。

出版物：K.V.Shulga等，“磁性诱导的透明度由双磁通码组成，”自然通信9，物品编号：150（2018）DOI：10.1038 / S41467-017-02608-8