Å fange ioner med statiske magnetiske og elektriske felt i stedet for et oscillerende elektromagnetisk felt kan gjøre det lettere å bruke ioner som byggesteiner for kvantedatamaskiner. Den nye tilnærmingen, som ble utviklet av forskere ved ETH Zurich i Sveits, tillater bedre kontroll over et ions kvantetilstand og posisjon, og markerer et viktig skritt mot å skalere opp fangede ioner som en plattform for kvanteberegning.
Kvantedatamaskiner kan utkonkurrere klassiske ved visse problemer. Å realisere sitt fulle potensial vil imidlertid kreve maskiner som kan manipulere rundt 1 million kvantebiter (qubits). Dette er størrelsesordener mer enn dagens største kvanteprosessorer, og oppskalering er utfordrende fordi qubits blir vanskeligere å produsere og kontrollere etter hvert som antallet øker.
For eksempel holdes ionene som brukes som qubits i fangede-ion kvanteprosessorer vanligvis på plass av elektromagnetiske felt som oscillerer ved radiofrekvenser (RF), og deres kvantetilstander kontrolleres og leses med pulser av laserlys. Dette fungerer bra for opptil 30 qubits, men det er vanskelig å skalere til høyere tall. Å kombinere RF-felt på den lille plassen til en enkelt brikke er utfordrende, og feltene varmer også opp fellen, og forstyrrer ionenes kvanteatferd. Et ytterligere problem er at strukturen til RF-feltene begrenser felleplasseringer til et lineært rutenett.
Penning feller
ETH-teamet adresserte disse problemene ved å bytte til en type felle som tradisjonelt brukes til å begrense ioner for applikasjoner som presisjonsspektroskopi og kvantesimuleringer. Disse såkalte Penning-fellene erstatter RF-felt med sterke statiske magnetiske felt, noe som eliminerer oppvarming og fjerner restriksjoner på fellekonfigurasjon. Imidlertid gir sterke magnetfelt sine egne utfordringer. Deres tilstedeværelse øker avstanden mellom ionenes energitilstander, noe som gjør det vanskeligere å kontrollere disse tilstandene med lys fra enkle, billige diodelasere. De superledende magnetene som produserer dem er også store, og laserlys må ledes rundt dem.
For å overvinne disse utfordringene konstruerte ETH-forskerne sin Penning-felle ved å plassere en mikroprodusert brikke (produsert av kolleger ved Leibniz University i Hannover, Tyskland) med flere elektroder inne i en superledende magnet på 3 Tesla. Et system av speil leder faselåste laserstråler gjennom magneten til ionene, og hele oppsettet plasseres i vakuum og kryogenisk avkjølt.
Det er en felle!
Den nye fellen levde opp til forventningene, begrenset et enkelt ion i flere dager og ga ETH-forskerne full kontroll over dens bevegelse og posisjon (se bilde). For å teste oppsettets levedyktighet for kvanteberegning, målte teamet ionets koherenstid – det vil si hvor lang tid det forblir i en kvantetilstand – og viste at dette var lengre enn tiden det tok å utføre en kvanteoperasjon. De viste også at lasere kunne kontrollere energitilstandene til ionet uten å forstyrre dets kvantesuperposisjon. Denne evnen gjør det mulig å lage sammenfiltrede tilstander mellom forskjellige qubits og derfor utføre kvanteberegninger.
Ny superledende hulroms-qubit presser grensene for kvantekoherens
Peter zoller, en fysiker ved Universitetet i Innsbruck, Østerrike, som ikke var involvert i dette prosjektet, beskriver mikro-Penning-fellen med enkel ionetransport som en "forfriskende, innovativ idé". Han legger til at det er flott å se innovasjoner brukt for fangede rekker av nøytrale atomer som brukes på fangede ionarkitekturer. Han påpeker imidlertid at fellens evner så langt kun er vist for et enkelt ion. Det blir interessant, sier han, å se hvordan den skalerer og presterer (i form av gatefidelities) med mange ioner, og hvordan den kan sammenlignes med alternative tilnærminger som overflatefeller eller kvanteløpsbaner.
Jonathan Hjem, lederen av ETH-teamet, er enig i at det er viktig å legge til flere ioner. De neste trinnene, forteller han Fysikkverden, vil være å "prøve å laste flere ioner og utføre multi-qubit-porter mellom ioner i separate fellesteder".
Forskningen er publisert i Natur.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://physicsworld.com/a/new-ion-trapping-approach-could-help-quantum-computers-scale-up/
- :er
- :ikke
- ][s
- $OPP
- 1
- 120
- 2024
- 30
- 58
- a
- AC
- legge
- adressert
- Legger
- er enig
- AL
- tillater
- også
- alternativ
- beløp
- an
- og
- søknader
- anvendt
- tilnærming
- tilnærminger
- arkitekturer
- ER
- rundt
- AS
- At
- Østerrike
- BE
- fordi
- bli
- vært
- atferd
- være
- Bedre
- mellom
- biter
- Svart
- Blocks
- bringe
- Bygning
- men
- by
- CAN
- evner
- evne
- viss
- utfordringer
- utfordrende
- billig
- chip
- Circle
- kollegaer
- kombinere
- beregningen
- beregninger
- datamaskiner
- databehandling
- Konfigurasjon
- konstruert
- kontroll
- kontrolleres
- kunne
- skape
- Dager
- beskriver
- utviklet
- forskjellig
- vanskelig
- fortynning
- diode
- enklere
- lett
- Elektrisk
- eliminerer
- energi
- Hele
- ETH
- eksempel
- forventninger
- langt
- felt
- Felt
- Til
- skjema
- dannet
- fra
- fullt
- videre
- gate
- Gates
- Tyskland
- Giving
- flott
- Grid
- guidet
- Guider
- hardere
- Ha
- he
- hjelpe
- høyere
- Hvordan
- Men
- HTML
- HTTPS
- bilde
- viktig
- in
- Øke
- øker
- individuelt
- informasjon
- innledende
- innovasjoner
- innovative
- innsiden
- i stedet
- interessant
- involvert
- utstedelse
- IT
- DET ER
- jpg
- holdt
- største
- laser
- lasere
- leder
- lett
- grenser
- lineær
- laste
- plassering
- steder
- logo
- lenger
- maskiner
- Magneter
- gjøre
- GJØR AT
- Making
- mange
- max bredde
- millioner
- mer
- flytte
- bevegelse
- flere
- Natur
- behov
- Nøytral
- Ny
- neste
- tall
- of
- on
- seg
- bare
- drift
- or
- ordrer
- Annen
- ut
- outperform
- enn
- Overcome
- egen
- Utfør
- utfører
- bilde
- fysiker
- Fysikk
- Fysikkens verden
- Sted
- plassering
- plattform
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Point
- poeng
- posisjon
- stillinger
- mulig
- potensiell
- Precision
- tilstedeværelse
- Problem
- problemer
- prosessorer
- produsere
- produsert
- prosjekt
- Beskyttende
- publisert
- skyver
- Quantum
- kvante datamaskiner
- kvanteberegning
- kvantesuperposisjon
- qubit
- qubits
- radio
- Lese
- realisere
- Rød
- forblir
- Fjerner
- gjentatt
- GJENTATTE GANGER
- erstatte
- krever
- påkrevd
- forskning
- forskere
- restriksjoner
- s
- sier
- Skala
- vekter
- skalering
- se
- separat
- Sequence
- flere
- viste
- viser
- vist
- Enkelt
- simuleringer
- enkelt
- liten
- So
- så langt
- Rom
- Spektroskopi
- Start
- Tilstand
- Stater
- statisk
- Trinn
- Steps
- sterk
- struktur
- slik
- superledende
- super
- overflaten
- sveits
- system
- lag
- forteller
- Tesla
- test
- enn
- Det
- De
- deres
- Dem
- derfor
- Disse
- de
- denne
- Gjennom
- thumbnail
- tid
- ganger
- til
- dagens
- mot
- tradisjonelt
- transportere
- fanget
- fangst
- feller
- sant
- typen
- universitet
- bruke
- brukt
- vanligvis
- Vakuum
- levedyktighet
- var
- webp
- VI VIL
- hvilken
- hvit
- HVEM
- vil
- med
- uten
- virker
- verden
- zephyrnet