EeroQ、液体ヘリウム上で単一電子を捕捉し、量子ビット用に
EeroQというスタートアップが、液体ヘリウム上に浮かぶ個別の電子を捕捉する方法を示す研究を発表し、これを拡張可能な量子コンピューティング用量子ビットの基盤として提案した。この技術は古い物理学を活用して、潜在的に優れたコヒーレンスを持つ孤立した電子スピンを作成する。専門家は、これにより標準的な製造プロセスを使った迅速なスケーリングが可能になると示唆している。
量子コンピューティングは、新たなアプローチで進化を続け、確立された技術が進歩する中でもその勢いを保っている。EeroQは、新規の量子ビットシステムを開発する企業で、最近Physical Review Xに、液体ヘリウム上で単独の電子を捕捉する物理学を詳述した論文を発表した。この方法は半世紀前に初めて実証されたもので、誘電体であるヘリウム表面の上に電子を位置づけ、化学的相互作用なしにイメージ電荷でそれらを結合させる。
EeroQの最高科学責任者であるJohannes Pollanen氏はプロセスを説明した：「荷電粒子、例えば電子を表面近くに持ってくると、ヘリウムが誘電体であるため、液体の中に小さなイメージ電荷が下側に生じる。」液体ヘリウムは粘性なしで流れる超流体で、4ケルビンまで安定しており、他の多くの量子ビットに必要な極端な冷却よりもはるかに高温である。実験では、タングステンフィラメントを搭載した盆から電子を導くためのチャネル付きシリコンチップを使用し、超伝導プレートで形成された電磁トラップに入れた。
トラップの壁を調整することで、研究者らは捕捉された電子を0、1、または2に減らし、側面電極間のレゾネーターの周波数シフトで状態を区別した。単一の電子はその後、無期限に保持可能である。論文はこの手法を「モバイル量子ビットアーキテクチャの探求に有望な候補」として位置づけ、量子ビット保存のための電子スピンに焦点を当てている。
Pollanen氏は利点を強調した：「電子のスピンコヒーレンスは素晴らしいものになるだろう。」これはヘリウム上部の真空での孤立により、シリコンベースのシステムよりも優れている。標準的なCMOS技術を使用すれば、チップは「数万、数百万、数千万の量子ビット」を収容可能で、デジタル制御のためのコンパクトな配線が可能だ。量子ビットは反対スピンの電子ペアで情報をエンコードし、移動中のデコヒーレンスを緩和する。以前の研究では電子を1キロメートル以上移動可能であることが示され、相互作用のためのシャトル輸送によるエンタングルメントを可能にする。
大規模では未証明だが、この物理学は量子プロセッサへの魅力的な道筋を提供する。