Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de surpasser tous les systèmes informatiques conventionnels. Deux implémentations physiques prometteuses pour le stockage et la manipulation de l'information quantique sont les modes électromagnétiques des circuits supraconducteurs et les spins d'un petit nombre d'électrons piégés dans des points quantiques semi-conducteurs.

Une équipe de chercheurs dirigée par le laboratoire de Michel Devoret, le professeur Frederick W. Beinecke de physique appliquée, démontré expérimentalement un nouveau bit quantique ("qubit") qui fusionne ces deux plates-formes, avec le potentiel de prendre en charge les aspects bénéfiques des deux. Les résultats sont publiés aujourd'hui dans Science .

Le qubit consiste en le spin d'une quasiparticule supraconductrice individuelle piégée dans une jonction Josephson. En raison d'un couplage spin-orbite dans la jonction, le supercourant circulant à travers la jonction dépend de l'état de spin de la quasiparticule.

« Nous avons pu montrer comment exploiter ce supercourant dépendant du spin pour obtenir à la fois une détection de spin et une manipulation de spin cohérente, " dit Max Hays, un doctorat étudiant au labo de Devoret, et auteur principal de l'étude.

Ce travail représente également une avancée significative dans notre compréhension et notre contrôle des niveaux d'Andreev. Les niveaux d'Andreev sont microscopiques, états électroniques qui existent dans toutes les jonctions Josephson ; ils sont à l'origine microscopique du fameux effet Josephson, dans lequel circule un courant sans tension. Dans les hétérostructures supraconductrices-semi-conductrices telles que les jonctions de nanofils étudiées dans cette expérience, Les niveaux Andreev sont les états parents des modes Majorana (états spéciaux dans lesquels les deux "moitiés" d'un électron sont séparées). Par conséquent, cette expérience est également importante pour les efforts visant à effectuer un traitement de l'information topologique basé sur Majorana.