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量子物理学：超伝導渦状態の量子コヒーレント操作と読み出し
Nature 653, 8113 doi: 10.1038/s41586-026-10441-7
超伝導体の明確な特徴の1つに、磁場の排除があるが、臨界閾値を超えると、磁束は、アブリコソフ渦に担持される離散的な量子として浸透する。この渦のコアでは超伝導ギャップが完全に抑制されるため、そうした渦は、高電流密度配線から量子デバイスまでさまざまな応用に影響を及ぼす散逸的な準古典的実体となる。材料の無秩序性は、コヒーレンス長のスケールでの固有または創発的な粒度に起因して、コアの位置でエネルギーギャップを保持する渦へのクロスオーバーを駆動する可能性がある。この有効トンネル接合領域では量子渦の挙動が創発する可能性があり、多様な系でその兆候が観測されているものの、渦状態のコヒーレントな操作は依然として困難である。今回我々は、粒状超伝導薄膜にトラップされた渦は二準位系として振る舞う場合があり、マイクロ秒範囲の量子コヒーレンスとミリ秒の数分の1に達するエネルギー緩和時間を示し得るという証拠を提示する。我々は、回路量子電磁力学のツールを用いて、粒状アルミニウムマイクロ波共振器内の渦状態のコヒーレントな操作と量子非破壊読み出しを実行した。これは、量子情報処理、材料特性評価、センシングにおける将来の方向性を告げるものである。
