Майорановские кубиты становятся читаемыми благодаря тому, что квантовая емкость обнаруживает четные и нечетные состояния
Топологические кубиты подобны сейфам для квантовой информации — вместо хранения данных в определенном месте, они распределяют их нелокально по паре специальных состояний, известных как нулевые моды Майораны. Именно эта характеристика делает их такими ценными для квантовых компьютеров. Они по своей природе устойчивы к локальному шуму, вызывающему декогеренцию, поскольку для искажения информации сбой должен был бы повлиять на систему в глобальном масштабе. Это же достоинство стало их экспериментальной ахиллесовой пятой — как "прочитать" или "обнаружить" свойство, которое не присутствует ни в одной конкретной точке? Международная группа учёных смогла расшифровать информацию, хранящуюся в этих квантовых битах. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Рис. Минимальная схема измерения цепочки Киитаева и четности. Автор: Ник ван Лоо и др.
Экспериментаторы смогли создать цепочку из двух полупроводниковых квантовых точек, соединенных сверхпроводником. Таким образом, вместо того, чтобы действовать вслепую на комбинации материалов, как в предыдущих экспериментах, учёные создали ее снизу вверх и теперь можно контролируемым образом генерировать моды Майораны — что, по сути, является основной идеей эксперимента.
После создания минимальной цепочки Китаева и использования этого зонда на основе квантовой емкости впервые стало возможным в реальном времени определить, является ли нелокальное квантовое состояние, образованное двумя модами Майораны, четным или нечетным — то есть, полным или пустым, что считается базисом кубита.
Эксперимент наглядно подтверждает принцип защиты: в то время как локальные измерения заряда не позволяют получить эту информацию, глобальный зонд выявляет ее четко. Важным результатом этого эксперимента является наблюдение "случайных скачков четности", что позволяет измерить когерентность четности, превышающую одну миллисекунду, что является перспективным значением для будущих операций топологического кубита, основанного на модах Майораны.
