量子技术可以在一些高级优化和计算任务上胜过传统计算机。近年来，物理学家一直在努力寻找新的策略来创建量子系统和有前途的量子比特(即量子计算机中的基本信息单位)。

CNR复杂系统研究所(Consiglio Nazionale delle Ricerche)、马克斯普朗克固体化学物理研究所和世界各地其他研究所的研究人员最近推出了一种新的超导和电容分流量子比特，他们称之为“花mon”。这个量子比特发表在《物理评论快报》上，是基于扭曲铜范德华异质结构的。

该论文的合著者Uri Vool告诉Phys.org:“在尝试将我们不同专业的语言结合起来进行对话时，这个项目有了一个很好的机会。”“最初的动机是我们的合作者Nicola Poccia最近的工作，他能够实现'扭曲范德华异质结构'，他们可以控制新型铜超导体BSCCO中各层之间的角度，而不会破坏其独特的性能。

“尼古拉·波西娅问瓦伦蒂娜·布罗斯科和我，这是否可以作为量子技术的量子比特或设备。一开始我对此持怀疑态度，但这导致我和Valentina进行了几次头脑风暴，最终达成了我们论文中提出的想法。”

大多数旨在创建量子超导电路的实验都使用了传统的和被广泛研究的超导材料，如铝或铌。然而，在2000年左右，一些理论物理学家探索了引入噪声保护超导电路的想法，这种电路利用了非常规超导体的独特对称性。

由于在实验环境中实现这一想法在当时似乎是不可行的，这些理论工作被放弃了好几年。Vool, Poccia, Brosco和他们的同事最近的研究带回了这个想法，创造了一个新的超导量子比特。

Vool说:“随着超导电路的发展，有几种建议通过设计电路元件达到对称的方式来创建具有噪声保护的电路。”“这些想法非常有趣，但实验实施总是具有挑战性，因为存在缺陷，例如电路元件的相对电感或它们形成的环路中的应用磁通会破坏对称性并降低其性能。

“在flowermon中，我们注意到一个使用扭曲范德华铜异质结构的简单电路也提供了这种保护，这来自材料本身的对称性，而不是电路的放置。”

该研究小组引入的量子比特flowermon的独特结构和性能可以大大提高超导电路的稳健性，因为它不需要调谐或通量。在先前研究保护电路的基础上，Vool和他的同事们展示了具有固有对称性的材料在创建量子超导系统方面的潜力。

Vool解释说:“我们的工作表明，使用具有固有对称性的材料而不是工程对称性，可以产生不需要微调的健壮量子位。”“flowermon使使用非常规超导体保护量子电路的旧想法现代化，并将其与新的制造技术和对超导电路相干性的新理解相结合。”

研究人员引入的新量子比特基本上由单个BSCCO范德华斯约瑟夫森结组成。该结的扭转角约为45°，由一个大电容器和读出超导谐振器分流。

该论文的合著者瓦伦蒂娜·布罗斯科(Valentina Brosco)说:“尽管它很简单，但阶参数独特的扭曲d波性质允许花子在保持奇偶的特征态中编码信息。”“理想情况下，这比众所周知的transmon带来了数量级的放松时间改善。此外，实验中对扭转角的控制表明，与在标准d波结中发生的情况相反，花形准粒子诱导的耗散被指数抑制。

花门的简单设计利用了约瑟夫森隧道的复杂和独特的特征，在两个具有相对扭曲角度的薄BSCCO薄片之间。

新量子比特的另一个优势是其独特的光谱结构，可以操纵电路量子电动力学(cQED)和读出方案。

布罗斯科说:“我认为，花之门很好地说明了通过在量子器件中集成复杂材料和异质结构可以实现的新兴功能，特别是在超导电路领域。”“我发现非常有趣和迷人的是，花门电路的强度是内置在多体波函数中，导致电流相位关系与主导的两个铜对隧道项。”

与其他通过复杂电路工程实现的奇偶保护量子比特相比，花门依赖于自然发生的物理机制。据报道，这种独特设计的稳健性可以激励其他物理学家探索扭曲范德华铜异质结构在制造超导电路方面的潜力。

布罗斯科说:“花门背后的想法可以在几个方向上扩展:寻找不同的超导体或产生类似效果的结，探索基于花门实现新型量子器件的可能性。”“这些设备将结合量子材料和相干量子电路的优点，或者使用花门或相关设计来研究复杂超导异质结构的物理学。”

Vool、Brosco和他们的合作者现在计划进行更多的理论和实验研究。在他们的理论工作中，他们计划解决他们介绍的电路的各个方面。

值得注意的是，花门电路为利用量子电路扩大对非常规超导体的理解开辟了一条新的可能途径。这是高度相关的，因为这些材料的性质仍然是凝聚态物理中最大的谜团之一。

Vool补充说:“这只是利用材料的固有特性制造新的量子器件的第一个简单具体的例子，我们希望在此基础上进一步发展，并找到更多的例子，最终建立一个将复杂材料物理学与量子器件相结合的研究领域。”

“在实验上，要实现这一提议还有很多工作要做。我们目前正在制造和测量集成了这些范德华超导体的混合超导电路，并希望利用这些电路更好地了解材料，并最终设计和测量受保护的混合超导电路，使其成为真正有用的设备。”

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