Wychwytywanie jonów za pomocą statycznych pól magnetycznych i elektrycznych zamiast oscylującego pola elektromagnetycznego mogłoby ułatwić wykorzystanie jonów jako elementów konstrukcyjnych komputerów kwantowych. Nowe podejście, które zostało opracowane przez naukowców z ETH Zurich w Szwajcarii umożliwia lepszą kontrolę stanu kwantowego i położenia jonów oraz stanowi ważny krok w kierunku zwiększania skali uwięzionych jonów jako platformy do obliczeń kwantowych.
Komputery kwantowe mogą pod pewnymi problemami przewyższać komputery klasyczne. Wykorzystanie ich pełnego potencjału będzie jednak wymagać maszyn potrafiących manipulować około 1 milionem bitów kwantowych (kubitów). To o rząd wielkości więcej niż w przypadku największych współczesnych procesorów kwantowych, a zwiększanie skali jest wyzwaniem, ponieważ w miarę wzrostu ich liczby coraz trudniej jest wyprodukować i kontrolować kubity.
Na przykład jony używane jako kubity w procesorach kwantowych z uwięzionymi jonami są zwykle utrzymywane na miejscu za pomocą pól elektromagnetycznych oscylujących na częstotliwościach radiowych (RF), a ich stany kwantowe są kontrolowane i odczytywane za pomocą impulsów światła laserowego. Działa to dobrze w przypadku maksymalnie 30 kubitów, ale skalowanie do większych liczb jest trudne. Łączenie pól RF na małej przestrzeni pojedynczego chipa jest wyzwaniem, a pola te również podgrzewają pułapkę, zakłócając zachowanie kwantowe jonów. Kolejnym problemem jest to, że struktura pól RF ogranicza lokalizacje pułapek do siatki liniowej.
Pułapki Penninga
Zespół ETH zajął się tymi problemami, przechodząc na rodzaj pułapki tradycyjnie stosowanej do zatrzymywania jonów do zastosowań takich jak precyzyjna spektroskopia i symulacje kwantowe. Te tak zwane pułapki Penninga zastępują pola RF silnymi statycznymi polami magnetycznymi, co eliminuje nagrzewanie i usuwa ograniczenia dotyczące konfiguracji pułapek. Silne pola magnetyczne niosą jednak ze sobą własne wyzwania. Ich obecność zwiększa odstępy między stanami energetycznymi jonów, co utrudnia kontrolowanie tych stanów za pomocą światła prostych, tanich laserów diodowych. Magnesy nadprzewodzące, które je wytwarzają, są również nieporęczne i światło lasera musi być prowadzone wokół nich.
Aby pokonać te wyzwania, badacze z ETH skonstruowali pułapkę Penninga, umieszczając mikrofabrykowany chip (wyprodukowany przez kolegów z Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze w Niemczech) z kilkoma elektrodami wewnątrz nadprzewodzącego magnesu o mocy 3 Tesli. System zwierciadeł prowadzi wiązki lasera ze zsynchronizowaną fazą przez magnes do jonów, a cały układ umieszcza się w próżni i chłodzi kriogenicznie.
To pułapka!
Nowa pułapka spełniła oczekiwania, zatrzymując pojedynczy jon na kilka dni i dając badaczom ETH pełną kontrolę nad jego ruchem i położeniem (patrz zdjęcie). Aby przetestować przydatność układu do obliczeń kwantowych, zespół zmierzył czas koherencji jonu – to znaczy czas, przez jaki jon pozostaje w stanie kwantowym – i wykazał, że jest on dłuższy niż czas wymagany do wykonania operacji kwantowej. Wykazali także, że lasery mogą kontrolować stany energetyczne jonu bez zakłócania jego superpozycji kwantowej. Ta zdolność umożliwia tworzenie stanów splątanych pomiędzy różnymi kubitami, a tym samym wykonywanie obliczeń kwantowych.
Nowatorski kubit wnęki nadprzewodzącej przesuwa granice spójności kwantowej
Peter zoller, fizyk z Uniwersytetu w Innsbrucku w Austrii, który nie był zaangażowany w ten projekt, opisuje pułapkę mikro-Penninga z łatwym transportem jonów jako „odświeżający, innowacyjny pomysł”. Dodaje, że wspaniale jest widzieć, jak innowacje stosowane w przypadku uwięzionych układów neutralnych atomów są stosowane w architekturach uwięzionych jonów. Zwraca jednak uwagę, że możliwości pułapki pokazano dotychczas tylko dla pojedynczego jonu. Interesujące będzie, mówi, zobaczyć, jak skaluje się i działa (w postaci wierności bramek) z wieloma jonami, a także jak wypada w porównaniu z alternatywnymi podejściami, takimi jak pułapki powierzchniowe lub tory wyścigów kwantowych.
Jonathan Dom, lider zespołu ETH, zgadza się, że dodanie większej ilości jonów jest ważne. Kolejne kroki – mówi Świat Fizyki, będzie „spróbować załadować wiele jonów i wykonać bramki wielokubitowe pomiędzy jonami w oddzielnych miejscach pułapek”.
Badania są publikowane w 2007 roku Natura.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://physicsworld.com/a/new-ion-trapping-approach-could-help-quantum-computers-scale-up/
- :Jest
- :nie
- ][P
- $W GÓRĘ
- 1
- 120
- 2024
- 30
- 58
- a
- AC
- dodanie
- zaadresowany
- Dodaje
- Zgadza się
- AL
- pozwala
- również
- alternatywny
- ilość
- an
- i
- aplikacje
- stosowany
- podejście
- awanse
- architektur
- SĄ
- na około
- AS
- At
- Austria
- BE
- bo
- stają się
- być
- zachowanie
- jest
- Ulepsz Swój
- pomiędzy
- Bity
- Czarny
- Bloki
- przynieść
- Budowanie
- ale
- by
- CAN
- możliwości
- zdolność
- pewien
- wyzwania
- wyzwanie
- tani
- żeton
- Okrągłe
- koledzy
- łączenie
- obliczenia
- obliczenia
- komputery
- computing
- systemu
- zbudowany
- kontrola
- kontrolowanych
- mógłby
- Stwórz
- Dni
- opisuje
- rozwinięty
- różne
- trudny
- roztwór
- dioda
- łatwiej
- łatwo
- elektryczny
- eliminuje
- energia
- Cały
- ETH.
- przykład
- oczekiwania
- daleko
- pole
- Łąka
- W razie zamówieenia projektu
- Nasz formularz
- utworzony
- od
- pełny
- dalej
- brama
- Bramy
- Niemcy
- Dający
- wspaniały
- Krata
- prowadzony
- Przewodniki
- trudniej
- Have
- he
- pomoc
- wyższy
- W jaki sposób
- Jednak
- HTML
- HTTPS
- obraz
- ważny
- in
- Zwiększać
- Zwiększenia
- indywidualny
- Informacja
- początkowy
- innowacje
- Innowacyjny
- wewnątrz
- zamiast
- ciekawy
- zaangażowany
- problem
- IT
- JEGO
- jpg
- trzymane
- największym
- laser
- Lasery
- lider
- lekki
- Limity
- liniowy
- załadować
- lokalizacja
- lokalizacji
- logo
- dłużej
- maszyny
- Magnesy
- robić
- WYKONUJE
- Dokonywanie
- wiele
- Maksymalna szerokość
- milion
- jeszcze
- ruch
- ruch
- wielokrotność
- Natura
- wymagania
- Neutralny
- Nowości
- Następny
- z naszej
- of
- on
- te
- tylko
- działanie
- or
- Zlecenia
- Inne
- na zewnątrz
- Przewyższają
- koniec
- Przezwyciężać
- własny
- wykonać
- wykonuje
- fizyk
- Fizyka
- Świat Fizyki
- Miejsce
- wprowadzanie
- Platforma
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- punkt
- zwrotnica
- position
- Pozycje
- możliwy
- potencjał
- Detaliczność
- obecność
- Problem
- problemy
- Procesory
- produkować
- Wytworzony
- projekt
- Ochronny
- opublikowany
- wypycha
- Kwant
- komputery kwantowe
- informatyka kwantowa
- superpozycja kwantowa
- Kubit
- kubity
- radio
- Czytaj
- zrealizowanie
- Czerwony
- szczątki
- usuwa
- powtórzony
- WIELOKROTNIE
- obsługi produkcji rolnej, która zastąpiła
- wymagać
- wymagany
- Badania naukowe
- Badacze
- Ograniczenia
- s
- mówią
- Skala
- waga
- skalowaniem
- widzieć
- oddzielny
- Sekwencja
- kilka
- pokazał
- seans
- pokazane
- Prosty
- symulacje
- pojedynczy
- mały
- So
- dotychczas
- Typ przestrzeni
- Spektroskopia
- Startowy
- Stan
- Zjednoczone
- statyczny
- Ewolucja krok po kroku
- Cel
- silny
- Struktura
- taki
- nadprzewodzące
- nałożenie
- Powierzchnia
- Szwajcaria
- system
- zespół
- mówi
- Tesla
- test
- niż
- że
- Połączenia
- ich
- Im
- w związku z tym
- Te
- one
- to
- Przez
- miniatur
- czas
- czasy
- do
- dzisiaj
- w kierunku
- tradycyjnie
- transportu
- uwięziony
- odłowu
- Pułapki
- prawdziwy
- rodzaj
- uniwersytet
- posługiwać się
- używany
- zazwyczaj
- Odkurzać
- zdolność do życia
- była
- webp
- DOBRZE
- który
- biały
- KIM
- będzie
- w
- bez
- działa
- świat
- zefirnet