量子计算机具有超越所有传统计算系统的潜力。用于存储和操纵量子信息的两种有前途的物理实现方式是超导电路的电磁模式和捕获半导体量子点中的少量电子的自旋。

耶鲁大学Michel Devoret实验室的一组研究人员通过实验证明了一种融合了这两种方式的新型量子比特，它具有发挥两者有益作用的潜力。该研究结果最近发表在《科学》杂志上。

这种量子比特由被困在约瑟夫森结中的单个超导准粒子的自旋组成。由于结中的自旋轨道耦合，流过约瑟夫森结的超电流取决于准粒子自旋态。

Devoret实验室的学生同时也是该研究的主要作者博士生Max Hays说：“我们能够演示如何利用这种与自旋相关的超电流来实现自旋检测和相干自旋操纵。”

这项工作也代表了对Andreev能级的理解和控制水平取得重大进步。Andreev能级是存在于所有约瑟夫森结中的微观电子状态，它们是著名的约瑟夫森效应的微观起源，其中的电流在没有任何电压的情况下流动。

在本实验中研究的纳米线结等超导体-半导体异质结构中，Andreev能级是Majorana零能模的母体状态。因此，该实验对于基于Majorana的拓扑信息处理的研究工作也很重要。（编译:Qtech）