Sobre la superficie especular del helio superfluido, enfriado a 7 milikelvin, un electrón solitario danza un vals perfecto con un fotón de microondas. Este baile se ha logrado capturar por primera vez en el laboratorio de EeroQ Corporation: la partícula, que flota a 10 nanómetros de la superficie líquida, intercambia energía con el campo del resonador superconductor tan rápido que su acoplamiento se vuelve fuerte.
El electrón se mantiene sobre el helio gracias a su carga imagen: es repelido por la superficie, pero no puede penetrar en el líquido debido a una barrera de aproximadamente 1 eV. La profundidad del pozo de potencial para el electrón en el punto es de unos 1000 GHz, cientos de veces mayor que la energía de su movimiento. Para lograr que la partícula y el fotón bailen al unísono, los ingenieros construyeron un punto cuántico de 1.4×1.4 µm² y un resonador de nitruro de titanio con alta impedancia cinética (Z = 3.8 kΩ). Este resonador amplifica el acoplamiento con el movimiento del electrón en 20 veces en comparación con diseños anteriores.
Antes, los electrones sobre helio eran solo una idea atractiva: sus espines prometían una memoria cuántica duradera, pero nadie podía acoplar la partícula al campo de microondas con suficiente fuerza para leerla y controlarla. Ahora esa barrera se ha superado. El control del voltaje en los electrodos permitía ajustar la frecuencia del movimiento del electrón entre 5.5 y 10 GHz y reducir la decoherencia aplicando un sesgo negativo. El tiempo de relajación energética T1 alcanzó 0.76 µs y estaba limitado por la emisión de Purcell hacia el resonador en desintonías pequeñas. La decoherencia Γ2 aumentaba con la temperatura según una ley de potencia $T^0$.5, lo que indica un acoplamiento con excitaciones de baja frecuencia de la superficie del helio o con cargas fluctuantes.
El siguiente paso es introducir un gradiente de campo magnético para vincular el estado de espín del electrón con su movimiento y, a través de él, con el resonador. Entonces el baile ganará un tercer participante: el espín, el movimiento y el fotón girarán en un ritmo común, abriendo el camino hacia la lectura de qubits de espín en microsegundos y, posiblemente, a operaciones de dos qubits. La arquitectura puede escalarse a matrices de qubits sobre una película común de helio. Así, la computación cuántica con electrones en helio superfluido deja de ser una excentricidad y se convierte en una plataforma real.
El electrón se mantiene sobre el helio gracias a su carga imagen: es repelido por la superficie, pero no puede penetrar en el líquido debido a una barrera de aproximadamente 1 eV. La profundidad del pozo de potencial para el electrón en el punto es de unos 1000 GHz, cientos de veces mayor que la energía de su movimiento.