Физики из Йельского университета, университета Чикаго и Аргоннской Национальной лаборатории создали устройство, которое может считывать число и, в будущем, квантовые состояния электронов, левитирующих как «ховерборд» на сверхтекучем гелии. Устройство может стать основой для квантового компьютера, роль кубитов, которые выполняют свободные электроны. Ученые отмечают, что время жизни таких квантовых систем могут быть сотни секунд, что также способствует созданию компьютеров. В исследовании, опубликованном в журнале Physical х обзора, Коротко о нем сообщается физики.
Ключевой проблемой создания квантовых компьютеров — изоляция кубитов от внешней среды. Последний способен уничтожить их квантовое состояние, необходимое для вычислений, начиная процесс декогеренции. Более 15 лет назад, схема такая изолированных квантовых элементов памяти, основанный на необычных взаимодействия между электронами и сверхтекучего гелия.
Если вы поместите электрон вблизи сверхтекучего гелия, существуют две силы. Первый привлекает электрона гелия, этот процесс похож на притяжение электрона металлических предметов. Вторая сила-это несколько сложнее и вытекает из запрета Паули нахождения двух электронов в одном квантовом состоянии. Сверхтекучий гелий также имеет аналогичные свойства так называемого Бозе-конденсата, в котором все частицы находятся в одном квантовом состоянии. В результате электрон поднимается на высоту нескольких нанометров над поверхностью гелия.
С помощью электрического поля эти электроны могут быть дополнительно фиксируется в одном направлении. Результатом является «кристаллическая решетка», состоящая из электронно-кубитов. Такая система практически не подвержены декогеренции, один из его источников — слабое взаимодействие с reponame, рябь на поверхности гелия. Электроны могут оставаться в этом состоянии в течение дня. Однако до сих пор не было никакого способа, с помощью которых можно было бы измерять, записывать в состоянии частиц или по крайней мере определить их численность.
В новой работе авторы объединили левитирующих электронов со сверхпроводящим резонатором утилизировать рядом с ними. Ученые охладили систему до температуры лишь 25 тысячных Кельвина выше абсолютного нуля и поместили небольшой объем сверхтекучего гелия между двумя электрическими контактами. Затем, используя физику вольфрамовый электрод помещают над поверхностью гелия большого числа электронов. Частота резонатора, из-за небольшого расстояния между ним и электроны начали меняться, и тем больше электронов на гелии, он был сильнее смещается частота.
Ученые определили сдвиг частоты, вызванный наличием одного электрона, что позволило точно подсчитать число левитирующих частиц. Физики заметили, что сдвиг достаточно велик, на его основе определить колебательные состояния одиночного электрона. А именно, колебания состояния могут играть роль нулей и единиц в кубиты. Петр щебень, Автор отмечает в физике, эксперт из Венского технологического университета, отмечает, что такая система способна преобразовывать квантовые состояния фотонов в колебательных состояний электронов при некоторой доработке устройства, что расширяет его возможности применения. В частности, можно создать принципиально новое состояние вещества, на основе контроля отдельных электронов в электронной решетки.
Владимир Королев
Н+1
