Квантовый детектор на основе суперпозиции макроскопических состояний в фазовом кубите

Анотація

Рассмотрен квантовый детектор, работа которого основана на модуляции магнитным потоком циркулирующего сверхпроводящего тока в основном квантовом состоянии макроскопической сверхпроводящей петли с джозефсоновским контактом. Под действием внешнего магнитного потока, равного Ф₀ 2 / (или Ф₀), два (или три) классических состояния связываются между собой с помощью квантового туннелирования через потенциальный барьер, и поэтому детектор представляет собой двухуровневую (или трехуровневую) систему. В области низких температур и при условии очень слабого затухания среднее значение циркулирующего сверхпроводящего тока отражает характер изменения квантовой суперпозиции макроскопических состояний, чувствительной к симметрии потенциала. Эти изменения тока усиливаются и детектируются в схеме измерения, которая подобна регистрации сигнала в безгистерезисном ВЧ сквиде. С помощью численного анализа показано, что по сравнению с кубит-детектором на основе SIS-контакта детектор с ScS-контактом является более быстрым и имеет гораздо большие амплитуды расщепления энергий при равных параметрах. Приведенные для двух- и трехъямного потенциалов результаты ясно указывают на то, что кубит с ScS-контактом может вести себя как детектор с чувствительностью, определяемой квантовым шумом усилителя.