用于稳健且可扩展电子量子位的片上悬浮氖粒子阵列
氖基电子量子比特(eNe)作为量子计算平台近期崭露头角,兼具离子阱量子比特的真空隔离优势和超导电路的可扩展性。该系统中,电子被束缚在沉积于超导微波谐振器上的固态氖膜表面真空中,表现出与谐振器的强耦合效应、约0.1毫秒的相干时间,以及超过99.97%的单量子比特门保真度。然而核心挑战在于电子会自发绑定到氖膜表面凹凸结构——这些源于衬底粗糙度的凹凸体尺寸各异:位于谐振器内合适尺寸凸起上的电子可与微波光子耦合形成量子比特,而不利凸起上的电子则成为背景电荷噪声源。此外,凹凸形貌与电子绑定位点在每次实验中都存在差异,导致量子比特特性不可复现,阻碍了系统扩展。为解决这一难题,该研究团队提出片上磁悬浮架构:将固态氖微粒阵列悬浮于处理器芯片上方作为电子载体。该设计在消除衬底效应的同时,既保持了强量子比特-谐振器耦合,又支持比特间互联。分析进一步表明,通过调节谐振器偏置电压,量子比特跃迁频率可在千兆赫兹范围内调谐,其非谐性可达约0.8 GHz。这些特性共同为构建稳健、可复现且可扩展的氖基电子量子计算系统提供了可行路径。



