Лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми
Quantum computing traditionally encodes information in engineered quantum systems such as superconducting circuits, trapped ions, or quantum dots. In this theoretical study, we explore a paradigm shift by proposing the direct use of elementary particles, specifically charged leptons (electrons, muon...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Publishing house "Academperiodika"
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023921 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Institution
Ukrainian Journal of Physics| _version_ | 1863131543789109248 |
|---|---|
| author | Kervalishvili, P.J. |
| author_facet | Kervalishvili, P.J. |
| author_sort | Kervalishvili, P.J. |
| baseUrl_str | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-18T14:26:42Z |
| description | Quantum computing traditionally encodes information in engineered quantum systems such as superconducting circuits, trapped ions, or quantum dots. In this theoretical study, we explore a paradigm shift by proposing the direct use of elementary particles, specifically charged leptons (electrons, muons, and tau particles), as natural qubits. We analyze the intrinsic quantum properties of leptons – particularly their spin-1/2 degree of freedom – for qubit encoding, discussing the potential for long coherence times and minimal fabrication complexity. The significant challenges of environmental decoherence, state measurement, and scalability are examined in detail, with a focus on the unique obstacle of particle decay for muons and taus. We propose potential mitigation strategies, including advanced trapping techniques and quantum error correction, and outline future research directions. While substantial experimental hurdles remain, lepton-based qubits represent a promising, fundamental approach to quantum information processing that warrants further investigation. |
| doi_str_mv | 10.15407/ujpe71.2.146 |
| first_indexed | 2026-04-22T01:18:21Z |
| format | Article |
| id | ujp2-article-2023921 |
| institution | Ukrainian Journal of Physics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-04-22T01:18:21Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Publishing house "Academperiodika" |
| record_format | ojs |
| spelling | ujp2-article-20239212026-02-18T14:26:42Z Leptons as Elementary Qubits: Feasibility and Challenges Лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми Kervalishvili, P.J. quantum computing qubits leptons decoherence quantum error correction квантовi обчислення кубiти лептони декогеренцiя квантова корекцiя помилок Quantum computing traditionally encodes information in engineered quantum systems such as superconducting circuits, trapped ions, or quantum dots. In this theoretical study, we explore a paradigm shift by proposing the direct use of elementary particles, specifically charged leptons (electrons, muons, and tau particles), as natural qubits. We analyze the intrinsic quantum properties of leptons – particularly their spin-1/2 degree of freedom – for qubit encoding, discussing the potential for long coherence times and minimal fabrication complexity. The significant challenges of environmental decoherence, state measurement, and scalability are examined in detail, with a focus on the unique obstacle of particle decay for muons and taus. We propose potential mitigation strategies, including advanced trapping techniques and quantum error correction, and outline future research directions. While substantial experimental hurdles remain, lepton-based qubits represent a promising, fundamental approach to quantum information processing that warrants further investigation. Квантовi обчислення традицiйно кодують iнформацiю в спроектованих квантових системах, таких як надпровiднi схеми, захопленi iони або квантовi точки. У цьому теоретичному дослiдженнi ми аналiзуємо змiну парадигми, пропонуючи безпосереднє використання елементарних частинок, зокрема заряджених лептонiв (електронiв, мюонiв та тау-частинок), як природних кубiтiв. Ми аналiзуємо внутрiшнi квантовi властивостi лептонiв, зокрема ступiнь вiльностi їхнього спiну 1/2, – для кодування кубiтiв, обговорюючи потенцiал для тривалого часу когерентностi та мiнiмальної складностi виготовлення. Детально розглянуто проблеми декогеренцiї середовища, вимiрювання станiв та масштабованостi з акцентом на унiкальнiй перешкодi розпаду мюонiв i тау-частинок. Ми пропонуємо потенцiйнi стратегiї пом’якшення труднощiв включно з передовими методами утримування частинок та квантову корекцiю помилок, а також окреслюємо напрямки майбутнiх дослiджень. Хоча суттєвi експериментальнi перешкоди залишаються, кубiти на основi лептонiв – перспективний фундаментальний пiдхiд до обробки квантової iнформацiї, який вимагає подальшого дослiдження. Publishing house "Academperiodika" 2026-02-18 Article Article application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023921 10.15407/ujpe71.2.146 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 71 No. 2 (2026); 146 Український фізичний журнал; Том 71 № 2 (2026); 146 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe71.2 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023921/3446 Copyright (c) 2026 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| spellingShingle | квантовi обчислення кубiти лептони декогеренцiя квантова корекцiя помилок Kervalishvili, P.J. Лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми |
| title | Лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми |
| title_alt | Leptons as Elementary Qubits: Feasibility and Challenges |
| title_full | Лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми |
| title_fullStr | Лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми |
| title_full_unstemmed | Лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми |
| title_short | Лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми |
| title_sort | лептони як елементарні кубіти: доцільність та проблеми |
| topic | квантовi обчислення кубiти лептони декогеренцiя квантова корекцiя помилок |
| topic_facet | quantum computing qubits leptons decoherence quantum error correction квантовi обчислення кубiти лептони декогеренцiя квантова корекцiя помилок |
| url | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023921 |
| work_keys_str_mv | AT kervalishvilipj leptonsaselementaryqubitsfeasibilityandchallenges AT kervalishvilipj leptoniâkelementarníkubítidocílʹnístʹtaproblemi |