Yu-Shiba-Rusinov 量子比特

$s$ 波超导体中的磁性杂质导致自旋极化的 Yu-Shiba-Rusinov（YSR）带隙内态。磁性杂质链为实现马约拉纳束缚态提供了一条最具可行性的途径，而后者有望用于拓扑量子计算。然而，这一宏大目标看似遥远，因为在这些系统中尚未识别出量子相干自由度。为填补此空白，我们提出一种源于两个邻近杂质的有效两能级系统，即 YSR 量子比特。利用含时波函数方法，我们推导了描述 YSR 量子比特随杂质自旋间距离、相对取向及其动力学演化的有效哈密顿量。我们表明，YSR 量子比特可利用最先进的自旋操纵实验技术进行控制与读取。最后，我们探讨了自旋噪声对 YSR 量子比特相干特性的影响，并展示其在广泛实验相关参数下的鲁棒行为。展望未来，YSR 量子比特可促成在混合系统中实现通用量子门集合，其中它们与拓扑马约拉纳量子比特耦合。