Захват ионов статическими магнитными и электрическими полями вместо колеблющегося электромагнитного поля может облегчить использование ионов в качестве строительных блоков для квантовых компьютеров. Новый подход, разработанный исследователями из ETH Zurich в Швейцарии, позволяет лучше контролировать квантовое состояние и положение иона и знаменует собой важный шаг на пути к использованию захваченных ионов в качестве платформы для квантовых вычислений.
Квантовые компьютеры могут превосходить классические при решении определенных задач. Однако для реализации их полного потенциала потребуются машины, способные манипулировать примерно 1 миллионом квантовых битов (кубитов). Это на несколько порядков больше, чем у крупнейших сегодняшних квантовых процессоров, и масштабирование является сложной задачей, поскольку кубиты становится все сложнее производить и контролировать по мере увеличения их количества.
Например, ионы, используемые в качестве кубитов в квантовых процессорах с захваченными ионами, обычно удерживаются на месте электромагнитными полями, колеблющимися на радиочастотах (РЧ), а их квантовые состояния контролируются и считываются с помощью импульсов лазерного света. Это хорошо работает для кубитов до 30, но масштабирование до более высоких чисел затруднено. Объединение радиочастотных полей в небольшом пространстве одного чипа является сложной задачей, и поля также нагревают ловушку, нарушая квантовое поведение ионов. Еще одна проблема заключается в том, что структура радиочастотных полей ограничивает расположение ловушек линейной сеткой.
Ловушки Пеннинга
Команда ETH решила эти проблемы, переключившись на тип ловушки, которая традиционно используется для удержания ионов в таких приложениях, как прецизионная спектроскопия и квантовое моделирование. Эти так называемые ловушки Пеннинга заменяют радиочастотные поля сильными статическими магнитными полями, что исключает нагрев и снимает ограничения на конфигурацию ловушек. Однако сильные магнитные поля создают свои проблемы. Их присутствие увеличивает расстояние между энергетическими состояниями ионов, что затрудняет контроль этих состояний с помощью света простых и дешевых диодных лазеров. Сверхпроводящие магниты, которые их производят, также громоздки, и лазерный свет необходимо направлять вокруг них.
Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи ETH сконструировали ловушку Пеннинга, поместив микрочип (произведенный коллегами из Университета Лейбница в Ганновере, Германия) с несколькими электродами внутри сверхпроводящего магнита силой 3 Тесла. Система зеркал направляет лазерные лучи с фазовой синхронизацией через магнит к ионам, а вся установка помещается в вакуум и охлаждается криогенно.
Это ловушка!
Новая ловушка оправдала ожидания, удерживая один ион на несколько дней и предоставляя исследователям ETH полный контроль над его движением и положением (см. изображение). Чтобы проверить жизнеспособность установки для квантовых вычислений, команда измерила время когерентности иона – то есть время, в течение которого он остается в квантовом состоянии – и показала, что это больше, чем время, необходимое для выполнения квантовой операции. Они также показали, что лазеры могут управлять энергетическими состояниями иона, не нарушая его квантовую суперпозицию. Эта возможность позволяет создавать запутанные состояния между различными кубитами и, следовательно, выполнять квантовые вычисления.
Новый кубит сверхпроводящей полости расширяет границы квантовой когерентности
Питер Золлер, физик из Университета Инсбрука, Австрия, который не участвовал в этом проекте, описывает ловушку микро-Пеннинга с легким транспортом ионов как «освежающую, инновационную идею». Он добавляет, что приятно видеть, как инновации, используемые для захваченных массивов нейтральных атомов, применяются в архитектурах с захваченными ионами. Однако он отмечает, что возможности ловушки пока продемонстрированы только для одного иона. По его словам, будет интересно посмотреть, как он масштабируется и работает (в форме точности затвора) со многими ионами и как его можно сравнить с альтернативными подходами, такими как поверхностные ловушки или квантовые беговые дорожки.
Джонатан Хоум, руководитель команды ETH, согласен, что добавление большего количества ионов важно. Следующие шаги, говорит он мир физики, будет «попытаться загрузить несколько ионов и выполнить многокубитные вентили между ионами в отдельных ловушках».
Исследование опубликовано в природа.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- Источник: https://physicsworld.com/a/new-ion-trapping-approach-could-help-quantum-computers-scale-up/
- :является
- :нет
- ][п
- $UP
- 1
- 120
- 2024
- 30
- 58
- a
- AC
- добавить
- адресованный
- Добавляет
- соглашается с тем,
- AL
- позволяет
- причислены
- альтернатива
- количество
- an
- и
- Приложения
- прикладной
- подхода
- подходы
- архитектуры
- МЫ
- около
- AS
- At
- Austria
- BE
- , так как:
- становиться
- было
- поведение
- не являетесь
- Лучшая
- между
- биты
- Черный
- Блоки
- приносить
- Строительство
- но
- by
- CAN
- возможности
- возможности
- определенный
- проблемы
- сложные
- дешево
- чип
- Circle
- коллеги
- комбинируя
- вычисление
- расчеты
- компьютеры
- вычисление
- Конфигурация
- построенный
- контроль
- контроль
- может
- Создайте
- Дней
- описывает
- развитый
- различный
- трудный
- растворение
- диод
- легче
- легко
- Электрический
- ликвидирует
- энергетика
- Весь
- ETH
- пример
- ожидания
- далеко
- поле
- Поля
- Что касается
- форма
- сформированный
- от
- полный
- далее
- ворота
- ворота
- Germany
- Отдаете
- большой
- сетка
- управляемый
- Гиды
- Сильнее
- Есть
- he
- помощь
- высший
- Как
- Однако
- HTML
- HTTPS
- изображение
- важную
- in
- Увеличение
- Увеличивает
- individual
- информация
- начальный
- инновации
- инновационный
- внутри
- вместо
- интересный
- вовлеченный
- вопрос
- IT
- ЕГО
- JPG
- хранится
- крупнейших
- лазер
- лазеры
- лидер
- легкий
- рамки
- линейный
- загрузка
- расположение
- места
- логотип
- дольше
- Продукция
- Магниты
- сделать
- ДЕЛАЕТ
- Создание
- многих
- макс-ширина
- миллиона
- БОЛЕЕ
- двигаться
- движение
- с разными
- природа
- потребности
- Нейтральные
- Новые
- следующий
- номера
- of
- on
- те,
- только
- операция
- or
- заказы
- Другое
- внешний
- опережать
- за
- Преодолеть
- собственный
- Выполнять
- выполняет
- Фото
- физик
- Физика
- Мир физики
- Часть
- размещение
- Платформа
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- Точка
- пунктов
- должность
- позиции
- возможное
- потенциал
- Точность
- присутствие
- Проблема
- проблемам
- процессоры
- производит
- Произведенный
- Проект
- защитный
- опубликованный
- выталкивает
- Квантовый
- квантовые компьютеры
- квантовые вычисления
- квантовая суперпозиция
- Кубит
- кубиты
- Радио
- Читать
- понимая,
- Red
- остатки
- удаляет
- повторный
- НЕОДНОКРАТНО
- замещать
- требовать
- обязательный
- исследованиям
- исследователи
- Ограничения
- s
- говорит
- Шкала
- Весы
- масштабирование
- посмотреть
- отдельный
- Последовательность
- несколько
- показал
- показ
- показанный
- просто
- моделирование
- одинарной
- небольшой
- So
- уже
- Space
- Спектроскопия
- Начало
- Область
- Области
- статический
- Шаг
- Шаги
- сильный
- Структура
- такие
- сверхпроводящий
- суперпозиция
- Поверхность
- Швейцария
- система
- команда
- говорит
- Tesla
- тестXNUMX
- чем
- который
- Ассоциация
- их
- Их
- следовательно
- Эти
- они
- этой
- Через
- миниатюрами
- время
- раз
- в
- Сегодняшних
- к
- Традиционно
- перевозки
- ловушке
- улавливать
- ловушки
- правда
- напишите
- Университет
- использование
- используемый
- обычно
- вакуум
- жизнеспособность
- законопроект
- WebP
- ЧТО Ж
- который
- белый
- КТО
- будете
- без
- работает
- Мир
- зефирнет