Ученые: электроны парят над гелием, становясь хранителями квантовой информации

Японские учёные из Института физико-химических исследований RIKEN сделали значительный шаг вперёд в области квантовых технологий. Они разработали новый способ создания квантовых битов (кубитов) с использованием электронов, парящих над слоем сверхтекучего жидкого гелия. Этот метод обеспечивает высокую степень чистоты и изоляции от внешних воздействий, что позволяет сохранять квантовые состояния электронов в течение длительного времени. Это критически важно для работы квантовых вычислительных систем.

Кроме того, исследователи предложили новую методику считывания информации с кубитов. Она основана на анализе переходов электронов из основного состояния в возбуждённое состояние Ридберговского типа. Для проверки этой концепции был проведён эксперимент с участием 10 миллионов электронов, расположенных над поверхностью жидкого гелия. Экспериментальная система работала по принципу электрического конденсатора, а изменения в состоянии электронов фиксировались путём измерения изменений микроволновой частоты.

Результаты эксперимента подтвердили эффективность предложенной технологии для управления отдельными кубитами. В будущем планируется расширение системы, что позволит отслеживать изменения, вызванные движением одного электрона. Это создаст возможности для разработки компактных и высокоточных квантовых устройств.

Ашер Дженнингс, один из соавторов исследования, подчеркнул значимость естественной защиты квантовой информации, которую обеспечивают атомы инертного гелия, окружающие электроны. Это повышает стабильность квантовых состояний. В настоящее время научная группа продолжает работы в области одноэлектронных систем, а результаты их исследований были опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters.