RIKEN 物理學家和合作者表示，未來的量子計算機可能基于漂浮在液氦上方的電子1。

今天的計算機基于在硅中穿梭的電子。硅中的電子也可以構成完全不同類型的計算機——量子計算機的基礎。人們正在進行許多努力，以從硅開始，利用各種固態晶體中的電子來實現量子計算機。

通過利用微小物體的量子特性，量子計算機有望通過解決當今最強大的超級計算機難以解決的問題來徹底改變計算。

雖然利用固態晶體中的電子創建量子位的努力取得了重大成功，但增加量子位（位的量子當量）的數量具有挑戰性，因為固態晶體中的缺陷和雜質會產生不可預測的電勢，使其難以生產許多統一的量子位。

克服這個問題的一種方法是使用漂浮在真空中的電子作為量子位，因為真空是無缺陷的。

RIKEN 量子計算中心的 Erika Kawakami 表示：“固態晶體總會有一些缺陷，這意味著我們無法為電子創造完美的環境。” “如果我們想創建大量統一的量子位，那就有問題了。因此最好在真空中擁有量子位。”

1999年，研究人員首次從理論上提出基于液氦上漂浮的電子來實現量子位。在這個物理系統中，電子漂浮在真空中，略高于液氦表面。這是一個突破性的提議，但它僅限于量子門的基本操作，因為量子計算機研究仍處于起步階段。

現在，在一項理論研究中，該團隊展示了如何使用漂浮在液氦上方的電子更具體地實現量子門。

他們的提議的核心是混合量子位，涉及垂直量化的電荷態和浮動電子的自旋態。電子的電荷狀態允許使用電場在中等距離內輕松地操縱它，而自旋狀態可用于穩定地存儲數據。電子的自旋狀態和電荷狀態之間的相互作用使得數據能夠在兩種電子特性之間傳輸。

“我們提出了如何使用氦氣上的電子實現單量子位和雙量子位門，并估計了它們的保真度，”川上說。 “我們還指定了如何擴大量子位的數量。這是新事物。”