Ученые из Университета Констанца создали новый вид кубитов, пропуская поток электронов через лазерный луч.
Несмотря на ясный потенциал квантовых вычислений, учёные пока не обнаружили универсальной основы для квантовых компьютеров. В настоящее время применяются твердотельные квантовые точки на полупроводниках, сверхпроводящие элементы, ионы в вакуумных ловушках, их комбинации и другие экспериментальные системы. Однако у каждого подхода есть свои плюсы и минусы, поэтому физики продолжают поиски альтернативных систем.
В исследовании немецкие физики применили электронный луч. просвечивающего электронного микроскопаЛазерное излучение пересекает пучок электронов, создавая электромагнитное поле. Благодаря этому поле у электронов формируются дискретные, хорошо определённые энергетические уровни, на которых базируется создание кубитов.
Новый метод создания кубитов отличается огромной скоростью производства: до миллиарда кубитов в секунду. Такая производительность достигается благодаря использованию непрерывного источника электронов и лазерного луча. Благодаря этому, почти каждый свободный электрон в пучке может быть превращён в кубит, а скорость создания ограничивается лишь мощностью современных источников высокоэнергетических электронов.
Новый метод имеет преимущество: вакуум не даёт свободному электрону окружения для взаимодействия, поэтому декогеренция — «утекание» информации — происходит медленно. Лазерный контроль электронного пучка универсален, любой лазер можно заменить другим. В будущем кубиты на основе свободных электронов могут быть полезны как в фундаментальных исследованиях, так и в квантовой информации.
Подробно методика описана в статье, опубликованной в журнале Physical Review Research.