量子物理学：固体キュービットプラットフォームとしての固体ネオン上の単一電子

量子コンピューターの実現に向けた進展には、その構成要素であるキュービットの持続的な進歩が必要である。長いコヒーレンス、高速動作、大きなスケーラビリティーを同時に実現する新たなキュービットのプラットフォームによって、量子コンピューターなど多くの量子情報システムの構築に魅力的な利点が得られる。電子は、電荷、スピン、質量がゼロでないありふれた素粒子で、量子情報の典型的な局所的担体であると一般的に考えられている。電子は、制御性や構成可能性が優れているにもかかわらず、運動状態とスピン状態のいずれかを介したキュービットとしての実用的な性能は、物質環境に大きく依存している。今回我々は、真空中の超清浄固体ネオン表面に捕捉された孤立単一電子に基づくキュービットプラットフォームを、実験的に実現したことを報告する。我々は、電子トラップを回路量子電気力学アーキテクチャーと一体化することによって、単一電子の運動状態と単一マイクロ波光子の強い結合をオンチップ超伝導共振器において実現した。そして、キュービットのゲート動作と分散読み出しを実装して、15 μsというエネルギー緩和時間T₁と、200 nsを超える位相コヒーレンス時間T₂を測定した。今回の結果は、固体ネオン上の電子のキュービットの性能が、すでに最先端の電荷キュービットに近いことを示している。

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