扭曲超导量子二极管:迈向非谐性与高保真度
随着量子技术的进步,一个核心挑战在于如何抑制超导电路中的噪声与反向散射,以实现可扩展的高保真度操作。传统超导元件缺乏方向性,导致能量损失和退相干现象。超导二极管能实现单向无耗散电流传导与反向电阻性流动,虽具有潜在应用价值,但其效率与量子集成度仍受限制。本工作通过在平面内和面外磁场下构建扭曲二硒化铌(NbSe2)双层结构,实现了量子二极管。仅1度的扭转角度就使器件效率较原始结构提升至27.6%。量子模拟表明,这种远低于100%理想值的中间效率不仅具有实验可行性,更能最优保持量子比特非谐性并稳定双能级系统。这些发现证明最大整流效率对量子信息处理并非总是有利,从而确立了通过设计扭曲超导体本征特性来构建低功耗、高保真量子电路的新范式。



