Японские физики заставили электроны левитировать над гелием, чтобы создать «идеальные» кубиты, почти не подверженные внешним помехам
Учёные из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) разработали новый перспективный метод создания квантовых битов (кубитов). Исследователи предложили использовать в качестве основы для кубитов электроны, которые левитируют над поверхностью сверхтекучего жидкого гелия.
Основным преимуществом такой системы является её исключительная чистота. Электроны, находящиеся в этой уникальной среде, практически изолированы от внешних шумов, что позволяет сохранять их квантовые состояния на необычно долгое время. Это критически важно для работы квантовых компьютеров.
Ключевой инновацией стал созданный учёными протокол для считывания информации из таких кубитов. Метод основан на наблюдении за переходами электронов из основного в высоковозбуждённое (Ридберговское) состояние. Для проверки концепции был проведён эксперимент с системой, содержащей около 10 миллионов электронов, парящих над жидким гелием. Схема работала как электрический конденсатор, а переходы электронов фиксировались по изменению микроволновой частоты.
Результаты эксперимента подтвердили, что предложенная технология пригодна для работы с одиночными кубитами. Масштабирование системы позволит детектировать изменения, вызванные переходом всего одного электрона, что открывает путь к созданию компактных и высокочувствительных квантовых устройств.
Как отметил один из авторов исследования Ашер Дженнингс, важнейшим достоинством технологии является естественная защита квантовой информации: электроны окружены атомами инертного гелия, что обеспечивает им стабильность. В настоящее время научная группа продолжает углублённое изучение одноэлектронных систем. Полные результаты работы были опубликованы в авторитетном журнале Physical Review Letters.