量子计算利用小颗粒的神秘特性来处理复杂的信息。但是量子系统是脆弱的并且容易出错，并且有用的量子计算机尚未实现。

冲绳科技大学研究生院(OIST)量子动力学部门的研究人员设计了一种新方法-称为图像电荷检测-来检测电子向量子态的跃迁。电子可以充当量子位，量子信息的最小单位。这些位是大型计算系统的基础。量子计算机可用于了解超导性，密码学，人工智能等机制。

一项新研究的主要作者埃里卡·卡瓦卡米(Erika Kawakami)博士在编辑的建议下发表在《物理评论快报》上。“使用当前最先进的量子位，量子计算机将需要像足球场一样大。我们的新方法可能会产生一个十厘米的芯片。”

氦上电子的新势能

需要固定电子以充当量子位。否则它们会自由移动。为了创建电子捕获系统，研究人员使用了在低温下会液化的液态氦作为基质。由于氦气中没有杂质，因此这些电子比其他任何材料都能保留更长的量子态，这对于实现量子计算机很重要。

Denis Konstantinov教授及其合作者Kawakami和Asem Elarabi博士将平行板电容器放置在冷却至0.2开氏温度(-272.8摄氏度)并充满冷凝液氦的铜电池中。钨丝产生的电子位于两个电容器极板之间液氦的表面。然后，引入到铜电池中的微波辐射激发电子的量子态，使电子从底部电容器板移开并更靠近顶部电容器板。

研究人员通过观察一种称为图像电荷的静电现象，证实了量子态的激发。像镜中的反射一样，图像电荷精确地反映了电子的运动。如果电子从电容器极板移开，则图像电荷随之移动。

展望未来，研究人员希望使用这种图像电荷检测技术来测量单个电子的自旋状态或量子轨道状态，而不会破坏量子系统的完整性。

康斯坦丁诺夫说：“目前，我们可以检测到许多电子的集合体的量子态。”“这种新方法的优点是我们可以将这项技术缩小到单个电子，并将其用作量子位。”