Ученые научились «захватывать» электроны для создания квантовых компьютеров

Американские физики из Чикагского университета, Йельского университета и Аргоннской национальной лаборатории нашли способ использования отдельных свободных электронов в сверхпроводимых структурах квантовых компьютеров. Исследование опубликовано в журнале Physical Review X.

Ученым удалось «захватить» электроны с помощью жидкого гелия при чрезвычайно низких температурах. Электроны в вакууме почти идеально хранят квантовую информацию, но в реальных материалах они дестабилизируются покачиванием атомов вокруг них. У электронов уникальные особенности взаимодействия с жидким гелием. Они поднимаются над его поверхностью на 10 миллимикронов, становясь нечувствительными к атомным колебаниям ниже. Это происходит потому, что электроны видят свое собственное зеркальное отображение через поверхность гелия. Поскольку у их изображения есть противоположное притяжение, они прикованы к собственному отражению, как Нарцисс из греческого мифа.

Специальная структура – «резонатор», разработанная для совмещения гелия и «пойманных» электронов. Поскольку электроны очень маленькие, они обычно очень слабо взаимодействуют с электрическими сигналами. «Резонатор» работает как мощный отражатель, позволяющий сигналу увеличиться более чем в 10 000 раз, давая электронам больше времени, чтобы взаимодействовать. Именно эта установка позволяет создать кубит. В этих сверхчувствительных структурах приблизительно 100 миллимикронов, и они в 1000 раз меньше, чем диаметр человеческого волоса. И они должны были быть размещены с точностью до приблизительно 10 или 20 миллимикронов, промежуток между приблизительно 30 атомами. Каждый канал это один микрон глубиной и примерно 500 миллимикронов длиной.