Het vangen van ionen met statische magnetische en elektrische velden in plaats van een oscillerend elektromagnetisch veld zou het gemakkelijker kunnen maken om ionen te gebruiken als bouwstenen voor kwantumcomputers. De nieuwe aanpak, ontwikkeld door onderzoekers van ETH Zurich in Zwitserland, maakt een betere controle mogelijk van de kwantumtoestand en positie van een ion, en markeert een belangrijke stap in de richting van het opschalen van gevangen ionen als platform voor kwantumberekeningen.
Kwantumcomputers kunnen bij bepaalde problemen beter presteren dan klassieke computers. Om hun volledige potentieel te realiseren zijn echter machines nodig die ongeveer 1 miljoen kwantumbits (qubits) kunnen manipuleren. Dit is een orde van grootte meer dan de grootste kwantumprocessors van vandaag, en opschaling is een uitdaging omdat qubits moeilijker te produceren en te controleren worden naarmate hun aantal toeneemt.
De ionen die worden gebruikt als qubits in kwantumprocessors met gevangen ionen worden bijvoorbeeld meestal op hun plaats gehouden door elektromagnetische velden die oscilleren op radiofrequenties (RF), en hun kwantumtoestanden worden gecontroleerd en gelezen met pulsen van laserlicht. Dit werkt goed voor maximaal 30 qubits, maar opschalen naar hogere aantallen is lastig. Het combineren van RF-velden in de kleine ruimte van een enkele chip is een uitdaging, en de velden verwarmen ook de val, waardoor het kwantumgedrag van de ionen wordt verstoord. Een verder probleem is dat de structuur van de RF-velden vanglocaties beperkt tot een lineair raster.
Pennen vallen
Het ETH-team heeft deze problemen aangepakt door over te schakelen op een type val dat traditioneel wordt gebruikt om ionen op te sluiten voor toepassingen zoals precisiespectroscopie en kwantumsimulaties. Deze zogenaamde Penning-traps vervangen RF-velden door sterke statische magnetische velden, waardoor verwarming wordt geëlimineerd en beperkingen op de trapconfiguratie worden weggenomen. Sterke magnetische velden brengen echter hun eigen uitdagingen met zich mee. Hun aanwezigheid vergroot de afstand tussen de energietoestanden van de ionen, waardoor het moeilijker wordt deze toestanden te controleren met licht van eenvoudige, goedkope diodelasers. De supergeleidende magneten die ze produceren zijn ook omvangrijk en er moet laserlicht omheen worden geleid.
Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, hebben de ETH-onderzoekers hun Penning-val geconstrueerd door een microgefabriceerde chip (geproduceerd door collega's van de Leibniz Universiteit in Hannover, Duitsland) met verschillende elektroden in een supergeleidende magneet van 3 Tesla te plaatsen. Een systeem van spiegels geleidt fasevergrendelde laserstralen door de magneet naar de ionen, en de hele opstelling wordt in een vacuüm geplaatst en cryogeen gekoeld.
Het is een val!
De nieuwe val voldeed aan de verwachtingen, hield een enkel ion enkele dagen vast en gaf de ETH-onderzoekers volledige controle over de beweging en positie ervan (zie afbeelding). Om de haalbaarheid van de opstelling voor kwantumcomputers te testen, heeft het team de coherentietijd van het ion gemeten – dat wil zeggen de hoeveelheid tijd dat het in een kwantumtoestand blijft – en toonde aan dat dit langer was dan de tijd die nodig was om een kwantumoperatie uit te voeren. Ze toonden ook aan dat lasers de energietoestanden van het ion konden controleren zonder de kwantumsuperpositie ervan te verstoren. Deze mogelijkheid maakt het mogelijk om verstrengelde toestanden tussen verschillende qubits te creëren en zo kwantumberekeningen uit te voeren.
Nieuwe supergeleidende holtequbit verlegt de grenzen van kwantumcoherentie
peter zoller, een natuurkundige aan de Universiteit van Innsbruck, Oostenrijk, die niet bij dit project betrokken was, beschrijft de micro-Penning-val met eenvoudig ionentransport als een “verfrissend, innovatief idee”. Hij voegt eraan toe dat het geweldig is om te zien dat innovaties die worden gebruikt voor gevangen reeksen van neutrale atomen worden toegepast op gevangen ionenarchitecturen. Hij wijst er echter op dat de mogelijkheden van de val tot nu toe alleen voor één enkel ion zijn aangetoond. Het zal interessant zijn, zegt hij, om te zien hoe het opschaalt en presteert (in de vorm van poortgetrouwheid) met veel ionen, en hoe het zich verhoudt tot alternatieve benaderingen zoals oppervlaktevallen of kwantumracebanen.
Jonathan Thuis, de leider van het ETH-team, is het ermee eens dat het toevoegen van meer ionen belangrijk is. De volgende stappen, vertelt hij natuurkunde wereld, zal zijn om “te proberen meerdere ionen te laden en multi-qubit-poorten uit te voeren tussen ionen op afzonderlijke vanglocaties”.
Het onderzoek is gepubliceerd in NATUUR.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/new-ion-trapping-approach-could-help-quantum-computers-scale-up/
- :is
- :niet
- ][P
- $UP
- 1
- 120
- 2024
- 30
- 58
- a
- AC
- toe te voegen
- aangesproken
- Voegt
- eens
- AL
- toestaat
- ook
- alternatief
- bedragen
- an
- en
- toepassingen
- toegepast
- nadering
- benaderingen
- architecturen
- ZIJN
- rond
- AS
- At
- Oostenrijk
- BE
- omdat
- worden
- geweest
- gedrag
- wezen
- Betere
- tussen
- stukjes
- Zwart
- Blokken
- brengen
- Gebouw
- maar
- by
- CAN
- mogelijkheden
- bekwaamheid
- zeker
- uitdagingen
- uitdagend
- goedkoop
- spaander
- Circle
- collega's
- combineren
- berekening
- berekeningen
- computers
- computergebruik
- Configuratie
- gebouwd
- onder controle te houden
- gecontroleerd
- kon
- en je merk te creëren
- dagen
- beschrijft
- ontwikkelde
- anders
- moeilijk
- verdunning
- diode
- gemakkelijker
- En het is heel gemakkelijk
- Elektrisch
- elimineert
- energie-niveau
- Geheel
- ETH
- voorbeeld
- verwachtingen
- ver
- veld-
- Velden
- Voor
- formulier
- gevormd
- oppompen van
- vol
- verder
- gate
- Gates
- Duitsland
- Vrijgevigheid
- groot
- Raster
- geleide
- Guides
- harder
- Hebben
- he
- hulp
- hoger
- Hoe
- Echter
- HTML
- HTTPS
- beeld
- belangrijk
- in
- Laat uw omzet
- Verhoogt
- individueel
- informatie
- eerste
- innovaties
- innovatieve
- binnen
- verkrijgen in plaats daarvan
- interessant
- betrokken zijn
- kwestie
- IT
- HAAR
- jpg
- gehouden
- grootste
- laser
- lasers
- leider
- licht
- grenzen
- lineair
- laden
- plaats
- locaties
- logo
- langer
- Machines
- magneten
- maken
- MERKEN
- maken
- veel
- max-width
- miljoen
- meer
- beweging
- beweging
- meervoudig
- NATUUR
- behoeften
- Neutraal
- New
- volgende
- nummers
- of
- on
- degenen
- Slechts
- operatie
- or
- orders
- Overige
- uit
- Overtreffen
- over
- Overwinnen
- het te bezitten.
- Uitvoeren
- presteert
- foto
- natuurkundige
- Fysica
- Natuurkunde wereld
- plaats
- plaatsing
- platform
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- punt
- punten
- positie
- posities
- mogelijk
- potentieel
- precisie
- aanwezigheid
- probleem
- problemen
- processors
- produceren
- geproduceerd
- project
- Beschermend
- gepubliceerde
- duwt
- Quantum
- quantum computers
- quantum computing
- kwantum superpositie
- qubit
- qubits
- Radio
- Lees
- realiseren
- Rood
- stoffelijk overschot
- verwijdert
- herhaald
- HERHAALDELIJK
- vervangen
- vereisen
- nodig
- onderzoek
- onderzoekers
- beperkingen
- s
- zegt
- Scale
- balans
- scaling
- zien
- apart
- Volgorde
- verscheidene
- vertoonde
- tonen
- getoond
- Eenvoudig
- simulaties
- single
- Klein
- So
- dusver
- Tussenruimte
- Spectroscopie
- Start
- Land
- Staten
- statisch
- Stap voor
- Stappen
- sterke
- structuur
- dergelijk
- supergeleidend
- superpositie
- Oppervlak
- Zwitserland
- system
- team
- vertelt
- Tesla
- proef
- neem contact
- dat
- De
- hun
- Ze
- daarom
- Deze
- ze
- dit
- Door
- thumbnail
- niet de tijd of
- keer
- naar
- vandaag
- in de richting van
- traditioneel
- vervoeren
- gevangen
- trapping
- vallen
- waar
- type dan:
- universiteit-
- .
- gebruikt
- doorgaans
- Vacuüm
- levensvatbaarheid
- was
- webp
- GOED
- welke
- wit
- WIE
- wil
- Met
- zonder
- Bedrijven
- wereld
- zephyrnet