量子计算的未来不仅是专家的热门话题，也是许多商业和政府机构的热门话题。量子计算机不是将信息以比特的形式处理和存储在晶体管或存储器中，因为它们将信息限制为二进制的“1”或“0”，而是将原子、离子或电子等量子系统作为“量子位”来处理和存储“量子信息”，这些信息可以是“1和0”的无限种组合。诸如谷歌、微软、英特尔、IBM等大型科技公司正在大量投资于可能导致量子计算机和技术实现的相关项目。与此同时，世界各地的大学和研究机构都在研究可用于量子计算的新型量子系统。日本冲绳科学技术研究生院(OIST)的量子动力学研究小组最近发现了漂浮在液氦表面的电子，这一量子系统可能是量子计算进入现实的一个新的候选者。这些结果发表在物理评论B．
常见的问题之一量子计算使用固体的研究表明，要制造完全相同的量子位是非常困难的，因为所使用材料的内在缺陷或杂质会随机影响每个单个量子位的性能。我们追求的动机液态氦系统本质上是纯粹的，没有缺陷，这在理论上允许创造完全相同的量子位。此外，我们可以移动电子在这个液氦系统中，这是很难的，或者几乎不可能的量子系统量子动力学部门负责人Denis Konstantinov教授解释道。因此，相信采用该系统进行量子计算可能会使整个领域更上一层台阶。
利用液氦表面上的电子进行量子计算需要隔离氦表面上的单个电子，并控制它们的量子自由度，无论是运动的还是自旋的。它还可能需要电子移动到不同的位置，因此，理解电子和氦表面之间相互作用的物理学也很重要。此前，人们发现氦上的电子可以形成二维晶体，由于电子与表面波的相互作用，当这种晶体沿着氦表面移动时，会出现一些独特的现象。然而，OIST的科学家们是第一个探索这些现象是如何依赖于电子晶体大小的。为了验证这一点，Alexander Badrutdinov博士，Oleksandr Smorodin博士和OIST博士生Jui-Yin Lin建造了一个包含电子陷阱的微观通道设备，以隔离一个含有相对少量电子的晶体。然后，通过改变其中一个器件电极的静电势，将这个晶体移过液氦表面。这种运动可以通过测量图像电荷来检测，图像电荷是由移动的电子引起的，通过另一个电极，使用商用的电流放大器和锁定检测器。
“这项研究让我们对电子和氦表面之间相互作用的物理学有了一些见解，也扩展了我们的微工程能力”Alexander Badrutdinov博士说，他是量子动力学单元的前成员，也是该论文的第一作者。“我们成功地采用了一种技术，将电子限制在几微米尺度的微观设备中。通过这项技术，我们研究了微观二维电子晶体沿着液氦表面的运动，发现大型电子晶体的运动没有区别，在数百万到数十亿电子的规模上，和小到几千电子的晶体之间，理论上应该存在差异。”
这项研究是OIST将该系统应用于量子计算的第一步。根据康斯坦丁诺夫的说法，“这项研究的下一步是分离一个更小的电子晶体，最终是单个电子，并在这个系统中移动它们。与其他系统不同，该系统有潜力成为一个纯的、可扩展的移动量子位系统。”理论上，这种类型的系统将有潜力彻底改变量子计算研究领域。
了下:M2M(机对机)
