Physiker enthüllen Plattform für Qubits: Elektronen auf gefrorenem Neon

Forscher des Argonne National Laboratory und der State University des US-Energieministeriums

Florida hat ein Qubit erstellt, das auf einem einzelnen Elektron auf bei niedrigen Temperaturen gefrorenem Neon basiert. 

Wissenschaftler verwendeten einen supraleitenden Resonatordie Größe eines Mikrochips, um eingefangene Elektronen zu manipulieren. Somit können Informationen in ein Qubit geschrieben und daraus gelesen werden. Diese Technologie wird beim Einsatz eines solchen Qubits in Quantencomputern benötigt.

Forscher stellen fest, dass einer der wichtigstenDie Qualität von Qubits liegt in ihrer Fähigkeit, über einen langen Zeitraum gleichzeitig im Zustand 0 oder 1 zu bleiben. Diese Zeit wird „Kohärenzzeit“ genannt. Sie wird immer durch die Wechselwirkungen des Qubits mit der Umgebung begrenzt. 

Neon ist ein Edelgas und reagiert nicht mitandere Elemente. Im gefrorenen Zustand ist die Oberfläche dieses Gases eine hochreine homogene Oberfläche. Daher verlängert sich die Kohärenzzeit für neue Qubits erheblich.

„Aufgrund dieser Trägheit könnte festes Neon als reinster Feststoff im Vakuum dienen, um Qubits zu beherbergen und vor Zerstörung zu schützen“, sagt Dafei Jin, Co-Autor der Studie.

In früheren Studien, als Medium fürElektronen wurden in flüssigem Helium festgehalten, stellen die Forscher fest. Dieses Material war laut den Entwicklern leicht von Defekten zu reinigen, aber Vibrationen einer flüssigkeitsfreien Oberfläche störten den Zustand des Elektrons und den Betrieb des Qubits.

Festes Neon, wie Physiker anmerken, enthältminimale Anzahl von Defekten und vibriert nicht wie flüssiges Helium. Von Wissenschaftlern durchgeführte Experimente haben gezeigt, dass festes Neon eine sichere Umgebung für das Elektron bietet, mit sehr wenig elektrischem Rauschen, das es stört. Zudem sei die Kohärenzzeit im Quantenzustand der Neuentwicklung mindestens so gut wie bei modernen Qubits, stellen die Forscher fest.

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