Electrones individuales en neón sólido como una plataforma de qubits de estado sólido

Área de la Ciencia:

• Hardware de computación cuántica
• Sistemas de información cuántica en estado sólido
• Los estados cuánticos de electrones

Sus antecedentes:

• El desarrollo de computadoras cuánticas se basa en bloques de construcción de qubits avanzados.
• Los electrones son portadores fundamentales de información cuántica, pero su rendimiento depende del entorno material.
• Las plataformas de qubits existentes se enfrentan a desafíos para lograr una larga coherencia, una operación rápida y una escalabilidad simultáneas.

Objetivo del estudio:

• Realizar experimentalmente una nueva plataforma de qubits usando electrones aislados atrapados en neón sólido.
• Para integrar este sistema de electrones sobre neones en una arquitectura de electrodinámica cuántica de circuito.
• Para demostrar un fuerte acoplamiento entre estados de movimiento de electrones y fotones de microondas para operaciones de qubits.

Principales métodos:

• Realización experimental de la captura de electrones individuales en una superficie sólida de neón ultralimpia en el vacío.
• Integración de una trampa de electrones dentro de una arquitectura de electrodinámica cuántica de circuito.
• Implementación de operaciones de puerta de qubit y lectura dispersiva utilizando resonadores superconductores en el chip.

Principales resultados:

• Se logró un fuerte acoplamiento entre estados de movimiento de electrones individuales y fotones de microondas individuales.
• Se ha medido un tiempo de relajación energética (T1) de 15 microsegundos.
• Se ha medido un tiempo de coherencia de fase (T2) superior a 200 nanosegundos.

Conclusiones:

• La plataforma de qubits de electrón-sólido-neón demuestra un rendimiento competitivo, cercano al estado de la técnica para los qubits de carga.
• Esta plataforma ofrece una nueva vía prometedora para construir computadoras cuánticas escalables y sistemas de información cuántica.
• La coherencia lograda y los tiempos de operación resaltan el potencial de los electrones como portadores de información cuántica robustos en entornos adaptados.