Над зеркальной гладью сверхтекучего гелия, охлаждённого до 7 милликельвинов, одиночный электрон танцует в идеальном вальсе с микроволновым фотоном. Этот танец впервые удалось запечатлеть в лаборатории EeroQ Corporation: частица, парящая в 10 нанометрах от жидкой поверхности, обменивается энергией с полем сверхпроводящего резонатора так быстро, что их связь становится сильной.
Электрон удерживается над гелием благодаря своему зеркальному заряду: он отталкивается от поверхности, но не может проникнуть в жидкость из-за барьера около 1 эВ. Глубина потенциальной ямы для электрона в точке составляет примерно 1000 ГГц, что в сотни раз больше энергии его движения. Чтобы заставить частицу и фотон танцевать в унисон, инженеры построили квантовую точку размером 1.4×1.4 мкм² и резонатор из нитрида титана с высоким кинетическим импедансом (Z = 3.8 кОм). Такой резонатор усиливает связь с движением электрона в 20 раз по сравнению с прежними конструкциями.
Раньше электроны на гелии оставались лишь красивой идеей: их спины обещали долгую квантовую память, но никто не мог достаточно сильно связать частицу с микроволновым полем для считывания и управления. Теперь этот барьер преодолён. Управление напряжением на электродах позволяло настраивать частоту движения электрона от 5.5 до 10 ГГц и уменьшать декогеренцию, прикладывая отрицательное смещение. Время энергетической релаксации T1 достигало 0.76 мкс и ограничивалось излучением Парселла в резонатор при малых расстройках. Декогеренция Γ2 возрастала с температурой по степенному закону $T^0$.5, что указывает на связь с низкочастотными возбуждениями поверхности гелия или флуктуирующими зарядами.
Следующий шаг — ввести градиент магнитного поля, чтобы связать спиновое состояние электрона с его движением и, через него, с резонатором. Тогда танец обретёт третьего участника: спин, движение и фотон закружатся в едином ритме, открывая дорогу к считыванию спиновых кубитов за микросекунды и, возможно, к двухкубитным операциям. Архитектура может быть масштабирована до массивов кубитов на общей гелиевой плёнке. Так квантовые вычисления на электронах в сверхтекучем гелии перестают быть экзотикой и становятся реальной платформой.
Электрон удерживается над гелием благодаря своему зеркальному заряду: он отталкивается от поверхности, но не может проникнуть в жидкость из-за барьера около 1 эВ. Глубина потенциальной ямы для электрона в точке составляет примерно 1000 ГГц, что в сотни раз больше энергии его движения.