Микроволны помогут прочитать состояние кубитов, парящих над жидким гелием
Исследователи из RIKEN предложили потенциальное решение для считывания квантовой информации с кубитов, представленных электронами, левитирующими над жидким гелием. Этот один из интригующих подходов к созданию кубитов для квантовых компьютеров отличается исключительно чистой средой, что обеспечивает длительное время сохранения квантового состояния. Однако до сих пор оставался открытым вопрос о практическом методе чтения данных с таких кубитов.
Команда из Центра квантовых вычислений RIKEN (RQC), включая Ашера Дженнингса и Эрику Каваками, продемонстрировала, что информацию о состоянии электрона можно получить, детектируя его переход из основного энергетического состояния в высоковозбужденное, так называемое состояние Ридберга. Ученые провели эксперимент с системой, содержащей 10 миллионов электронов над жидким гелием, которая действовала как конденсатор. Им удалось зафиксировать изменение квантовой емкости при переходе электронов в состояние Ридберга, наблюдая сдвиги в микроволновой частоте.
Хотя в эксперименте использовалось огромное количество электронов по сравнению с одним кубитом, полученные данные указывают на принципиальную возможность метода. Согласно расчетам, изменение емкости должно быть легко измеримым и для одиночного электрона в соответствующем одноэлектронном устройстве. Для этого систему необходимо масштабировать вниз примерно в 10 000 раз. Как отметил Ашер Дженнингс, ключевое преимущество электронов над гелием заключается в их изоляции: единственное, что окружает электрон в вакууме — это инертные атомы гелия, что отлично защищает квантовую информацию. Сейчас исследовательская группа работает над проведением аналогичных измерений уже в одноэлектронной системе.
Результаты работы в журнале Physical Review Letters.