Tiny Magnets Could Hold the Secret to Miniaturizable Quantum Computers

On-Chip Quantum Circuit

Credit: Image by Ellen Weiss/Argonne National Laboratory

Magnetic interactions could point to quantum devices.

From MRI machines to computer hard disk storage, magnetism has played a role in pivotal discoveries that reshape our society. In the new field of

This instant communication does not require sending a message between magnons limited by the speed of light. It is analogous to what physicists call quantum entanglement.

Remote Magnon Magnon Coupling Circuit Schematic

Schematic of the remote magnon-magnon coupling circuit. Two single-crystal YIG spheres are embedded to the NbN coplanar superconducting resonator circuit, where microwave photon mediates coherent magnon-magnon interaction. Credit: Image by Yi Li/Argonne National Laboratory

Following on from a 2019 study, the researchers sought to create a system that would allow magnetic excitations to talk to one another at a distance in a superconducting circuit. This would allow the magnons to potentially form the basis of a type of quantum computer. For the basic underpinnings of a viable quantum computer, researchers need the particles to be coupled and stay coupled for a long time.

In order to achieve a strong coupling effect, researchers have built a superconducting circuit and used two small yttrium iron garnet (YIG) magnetic spheres embedded on the circuit. This material, which supports magnonic excitations, ensures efficient and low-loss coupling for the magnetic spheres.

The two spheres are both magnetically coupled to a shared superconducting resonator in the circuit, which acts like a telephone line to create strong coupling between the two spheres even when they are almost a centimeter away from each other – 30 times the distance of their diameters.

“This is a significant achievement,” said Argonne materials scientist Yi Li, lead author of the study. “Similar effects can also be observed between magnons and superconducting resonators, but this time we did it between two magnon resonators without direct interaction. The coupling comes from indirect interaction between the two spheres and the shared superconducting resonator.”

One additional improvement over the 2019 study involved the longer coherence of the magnons in the magnetic resonator. “If you speak in a cave, you may hear an echo,” said Novosad. “The longer that echo lasts, the longer the coherence.”

“Before, we definitely saw a relationship between magnons and a superconducting resonator, but in this study their coherence times are much longer because of the use of the spheres, which is why we can see evidence of separated magnons talking to each other,” Li added.

According to Li, because the magnetic spins are highly concentrated in the device, the study could point to miniaturizable quantum devices. “It’s possible that tiny magnets could hold the secret to new quantum computers,” he said.

The magnonic devices were fabricated at Argonne’s Center for Nanoscale Materials, a DOE Office of Science user facility.

A paper based on the study, “Coherent coupling of two remote magnonic resonators mediated by superconducting circuits,” was published in the January 24 issue of Physical Review Letters.

Reference: “Coherent Coupling of Two Remote Magnonic Resonators Mediated by Superconducting Circuits” by Yi Li, Volodymyr G. Yefremenko, Marharyta Lisovenko, Cody Trevillian, Tomas Polakovic, Thomas W. Cecil, Peter S. Barry, John Pearson, Ralu Divan, Vasyl Tyberkevych, Clarence L. Chang, Ulrich Welp, Wai-Kwong Kwok and Valentine Novosad, 24 January 2022, Physical Review Letters.DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.047701

Other authors of the study include Argonne’s Volodymyr Yefremenko, Marharyta Lisovenko, Tomas Polakovic, Thomas Cecil, Pete Barry, John Pearson, Ralu Divan, Clarence Chang, Ulrich Welp and Wai-Kwong Kwok. Cody Trevillian and Vasyl Tyberkevych of Oakland University in Michigan also contributed to the research.

The research was funded by DOE’s Office of Science (Office of Basic Energy Sciences).

Source: SciTechDaily

33 Replies to “Tiny Magnets Could Hold the Secret to Miniaturizable Quantum Computers”

  1. крон отель на ленинградском шоссе санаторий светлана цены
    урюпинск гостиницы контакты и цены хорошие отели в судаке с бассейном пансионат кубань отзывы
    бабаево спектр пансионат знание в адлере фссп зеленая долина официальный сайт

  2. абхазия с детьми отель звездный судак отзывы
    кортъярд марриотт казань отель фидан сочи санаторий бригантина крым
    дом отдыха вороново официальный хуторок ям ижора цены гостевой дом гавана адлер

  3. крошка енот гостиница митино пансионат в геленджике с питанием
    дом отдыха царский лес петропавловск камчатский хостел белгород парк отель европа
    довиль анапа отзывы 2021 лермонтовское краснодарский край отдых дом отдыха в абхазии

  4. эрзи клуб отель снять гостиницу в красной поляне
    севастополь отели у моря с бассейном абаата гостиница горящие туры из москвы в абхазию
    аппарат сухого вытяжения отель надежда рязань гостиница берег астрахань

  5. санаторий имени крупской евпатория турбазы башкирии
    фламинго алушта санаторий сукко отель кастелло москва
    отель ницца в ялте санатории в городе феодосии отель олимп шерегеш

  6. отель в геленджике с бассейном у моря чайка дом отдыха
    ателика небуг зеленогорск бассейн санаторий центросоюза рф ессентуки
    большая ялта пекин гостиница гостиница севастополь в севастополе

  7. камелот крым хостел на ярославском шоссе
    путевка на азовское море все включено фея пансионат домбай гостиница белые ночи
    санаторий недорого гостиница олимп боровичи официальный сайт гостиница в судаке с бассейном

  8. для чего радоновые ванны рейтинг отелей белокурихи
    айпетри крым санаторий официальный сайт вардане отель южная ночь программа оздоровления
    мини отель аллан санкт петербург отели белокурихи цены голубицкая гостиницы с бассейном

  9. аврора отель краснодар отдых в подмосковье с детьми все включено
    отель cube крым на новый год куда поехать небуг адлер расстояние на машине
    калязин отели грязовец гостиницы majestic крым

  10. гостиницы чайковского курорты абхазии отзывы
    сколько стоит отдохнуть в крыму на двоих лучшие санатории для лечения опорно двигательного аппарата санаторий в тюмени сибирь
    клиника санаторий набережные челны официальный сочи отель богатырь гостиницы кириллов

  11. отель серебряный шар отдых в горном алтае новый год 2022
    грязевые ванны в санатории ялта интурист грин парк официальный гостиница на ленинградском проспекте москва
    дилуч анапа официальный телефон тур в башкирию из москвы геленджик отель кемпински

  12. водопад отель без звезд аккерман орел
    отдых 18 дорохово дом отдыха курорты урала и башкирии
    гостиница hampton by hilton волгоград санаторий на выходные в подмосковье отель три мушкетера анапа

  13. курорт алтай вест ижевск гостиницы
    санатории в абхазии 2021 орел очарованный странник канатка пятигорск режим работы и цена билета
    до покровское одинцовский район гостиница георгиевская arbat house москва

  14. скк мрия крым санаторий золотой берег
    пятигорск канатная дорога порте море крым отель санаторий виктория в пушкино
    кивач клиника отзывы санатории коралл супер хостел на невском

  15. псоу пансионат санаторий маяк туапсе
    санатории махачкалы на берегу моря ай петри цена отель арабика йошкар ола
    как добраться в магадан тюмень санаторий ингала дивеево нб гостиница официальный сайт

  16. I have read your article carefully and I agree with you very much. This has provided a great help for my thesis writing, and I will seriously improve it. However, I don’t know much about a certain place. Can you help me?

Comments are closed.