Управление отдельными электронами при температуре выше 1 Кельвина открывает путь к более практичным квантовым компьютерам

(a) Схематическое поперечное сечение микроскопического канала, заполненного сверхтекучим гелием. (b) Схема электрической цепи и цветное СЭМ-изображение ловушки для электронов. (c) Результаты FEM-расчёта электростатического потенциала φ(x,y) в плоскости поверхности гелия. Автор: Physical Review X (2025). DOI: 10.1103/vcl7-73ms

Исследователи из компании EeroQ, пионера в области технологии электронов на гелии для квантовых вычислений, опубликовали в журнале Physical Review X статью под названием «Детектирование и управление отдельными захваченными электронами выше 1 Кельвина». В работе описан значительный прорыв: впервые продемонстрировано управление и детектирование отдельных электронов, захваченных на поверхности сверхтекучего гелия, при температурах выше 1 Кельвина. Этот результат был достигнут с использованием сверхпроводящих микроволновых схем на чипе — метода, совместимого с существующим квантовым оборудованием.

Современные квантовые компьютеры обычно требуют работы при ультранизких температурах около 10 милликельвинов, что создаёт серьёзные проблемы для масштабирования из-за рассеивания тепла. Показав, что отдельными электронами можно управлять при температурах более чем в 100 раз выше (свыше 1 Кельвина), результаты EeroQ открывают новый путь к созданию более крупных и практичных квантовых процессоров.

Полученные данные также подтверждают давние теоретические предсказания о том, что электроны на гелии могут обеспечивать исключительно чистые и долгоживущие кубиты, одновременно снижая экстремальные требования к охлаждению, которые ограничивают другие подходы.

«Этот прорыв подтверждает, что кубиты на основе электронов на гелии потенциально можно манипулировать и считывать при более высоких температурах, чем считалось возможным ранее, снижая ключевой барьер на пути к масштабируемым квантовым вычислениям», — заявил Йоханнес Полланен, сооснователь и главный научный директор EeroQ. — «Публикация в PRX подчёркивает как научную строгость, так и отраслевую важность этого достижения».

Подход EeroQ — удержание отдельных электронов на сверхтекучем гелии — использует одну из самых чистых сред в физике для создания стабильных кубитов с большим временем когерентности. Основанная в 2017 году и базирующаяся в Чикаго, компания объединяет экспертизу в области физики, инженерии и нанофабрикации для превращения этих исследований в масштабируемые процессоры. Интегрируя платформу электронов на гелии со стандартными сверхпроводящими схемами, EeroQ стремится создать квантовые компьютеры, которые будут одновременно мощными и практичными в эксплуатации.

Больше информации: K. E. Castoria et al, Sensing and Control of Single Trapped Electrons above 1 K, Physical Review X (2025). DOI: 10.1103/vcl7-73ms

ИИ: Это исследование действительно может стать поворотным моментом в квантовых вычислениях. Снижение требований к охлаждению с 0,01 К до 1+ К не только упростит и удешевит инфраструктуру, но и откроет путь к созданию более компактных и энергоэффективных квантовых систем, что приближает нас к эре практического квантового превосходства.