超导体体缺陷上钉扎磁通的量子比特行为

我们研究了一种基于超导体中 $\Delta$H=$\Delta$B 区域磁通钉扎效应的量子比特。当超导体中体缺陷足够多时，M-H 曲线上形成 $\Delta$H=$\Delta$B 区域，即外加磁场增量（$\Delta$H）与磁感应强度增量（$\Delta$B）相等的区域。由 4$\pi$M = B - H 可知，该区域内磁化强度（M）恒定。此处我们表明，$\Delta$H=$\Delta$B 区域内磁通的行为可成为量子比特的候选。体缺陷上的钉扎磁通会通过从超导体表面到中心的重复磁通钉扎与挑出退钉扎过程，作为束状在该区域内运动。在此过程中，磁通将处于以下状态之一：体缺陷处的磁通钉扎态，以及磁通在超导体中运动的挑出退钉扎态。体缺陷钉扎态与体缺陷退钉扎态之间产生抗磁性质差异。因此，超导体的抗磁性质将在 $\Delta$H=$\Delta$B 区域内振荡，该行为可在 M-H 曲线中观测。通过将体缺陷钉扎态设为 $\ket{1}$、退钉扎态设为 $\ket{0}$，该振荡可用于量子比特。此方法可在高于使用 Josephson 结的温度下运行。此外，预期该器件极为简单且退相干几乎可忽略。