Исследователи из Университета Суррея в Великобритании и Northwestern University в США предложили конструкцию квантового бита на основе сверхтекучего гелия-3. Статья Priya Sharma, Jens Koch и Eran Ginossar вышла 24 августа 2026 года в журнале npj Quantum Information, а 1 октября Университет Суррея сообщил о результатах расчётов. Само устройство пока не построено.

Концепцию назвали SHOQ, сокращённо от английского названия осциллятора на сверхтекучем гелии. В конструкции соединяются слабое звено в сверхтекучей жидкости и механический элемент. Расчёты показывают, что движение гелия в такой системе должно иметь отдельные, или квантованные, уровни энергии. При подходящей конструкции их можно различать при температурах порядка милли-кельвинов, необходимых для сохранения сверхтекучего состояния.

Почему расчёт ещё не стал рабочим кубитом

Кубит должен не просто иметь два возможных квантовых состояния на схеме. Его нужно подготовить, управлять им и измерить, как долго в нём сохраняется информация. В статье говорится, что устройство микронного размера потенциально может обеспечить время когерентности порядка миллисекунд. Это расчётная оценка, а не результат испытаний готового прибора.

В сообщении Университета Суррея также сказано, что SHOQ теоретически может иметь примерно в 100 раз меньшую частоту ошибок, чем обычные сверхпроводниковые кубиты. Возможное преимущество связывают с тем, что сверхтекучий гелий не несёт электрического заряда и потому может быть менее чувствителен к некоторым видам электромагнитного шума. Но это не означает защиты от всех источников ошибок.

Представим условную проверку. Исследователи собрали микроскопическое устройство, охладили его до нужной температуры и подали управляющий сигнал. Сначала им нужно увидеть именно те раздельные энергетические уровни, которые предсказывает модель. Затем можно измерить время когерентности и частоту ошибок, а после проверить, повторяются ли результаты в серии измерений. Если уровни окажутся недостаточно различимыми или информация будет исчезать быстрее ожидаемого, одной устойчивости материала к электрическому шуму окажется мало.

Ближайший этап, о котором сообщила команда, состоит в создании прототипа и измерении его характеристик. Доступные материалы не содержат подробного протокола будущих экспериментов, поэтому пока нельзя говорить, что SHOQ уже продемонстрировал квантовую память или совместную работу со сверхпроводниковыми кубитами. Авторы рассматривают такие применения как возможные в будущем. При подготовке научной статьи о подобных теоретических работах важно отдельно указывать, где заканчивается расчётное предсказание и начинаются экспериментальные данные.

Необходимые сверхнизкие температуры уже получали в предыдущих экспериментах со сверхтекучим гелием-3, однако это подтверждает только достижимость условий охлаждения. Следующая проверка должна показать, работает ли в реальном устройстве вся цепочка: от квантованных колебаний жидкости до управляемого кубита с заявленным временем когерентности и низкой частотой ошибок.

Схема показывает путь от конструкции на сверхтекучем гелии-3 и квантованных уровней энергии к созданию прототипа и измерению его характеристик

Фото: Simon / Pixabay