液氦上的电子与用于粒子物理的纠缠量子传感器

利用量子相干和纠缠的量子传感器正在成为许多领域（包括粒子物理）的强大工具，有望提供超越经典探测方法的空前灵敏度。与此同时，囚禁在液氦表面的电子已成为一种有前途的量子计算以及可能的传感平台，这得益于近乎无杂质的环境和预测的大相干时间。在此背景下，已经实验证明了使用氦上微加工陷阱进行单电子限制和控制，突出了在该平台上实现可扩展量子比特架构的可行性。与CERN的DRD5计划一致，我们在此提出了一种传感器概念，该概念使用超流氦上的一对纠缠电子量子比特进行粒子物理实验。我们概述了这种空间和自旋纠缠传感器的动机，为氦基双阱陷阱（类似于半导体系统中的双量子点）中的两个电子及其自旋和空间自由度发展了理论形式，并讨论了以量子增强灵敏度探测稀有高能事件的潜在优势。通过利用两个囚禁电子之间的量子纠缠，这种传感器概念可以超越经典灵敏度极限，有可能探测到经典探测器无法企及的信号。