Ujemanje ionov s statičnim magnetnim in električnim poljem namesto z nihajočim elektromagnetnim poljem bi lahko olajšalo uporabo ionov kot gradnikov za kvantne računalnike. Nov pristop, ki so ga razvili raziskovalci na ETH Zurich v Švici omogoča boljši nadzor nad kvantnim stanjem in položajem iona ter pomeni pomemben korak k povečanju ujetih ionov kot platforme za kvantno računanje.
Kvantni računalniki lahko pri določenih težavah prekašajo klasične. Uresničitev njihovega polnega potenciala pa bo zahtevala stroje, ki lahko manipulirajo s približno 1 milijonom kvantnih bitov (kubitov). To je za velikostni red več kot današnji največji kvantni procesorji, povečevanje pa je zahtevno, ker je kubite težje proizvajati in nadzorovati, ko se njihovo število povečuje.
Na primer, ione, ki se uporabljajo kot kubiti v kvantnih procesorjih z ujetimi ioni, običajno ohranjajo na mestu elektromagnetna polja, ki nihajo na radijskih frekvencah (RF), njihova kvantna stanja pa se nadzorujejo in berejo z impulzi laserske svetlobe. To dobro deluje za do 30 kubitov, vendar je skaliranje na višje številke težavno. Združevanje RF polj v majhnem prostoru enega samega čipa je zahtevno, polja pa tudi segrevajo past, kar moti kvantno obnašanje ionov. Dodatna težava je, da struktura RF polj omejuje lokacije pasti na linearno mrežo.
Pasti za pero
Ekipa ETH je te težave rešila s prehodom na vrsto pasti, ki se tradicionalno uporablja za omejevanje ionov za aplikacije, kot so natančna spektroskopija in kvantne simulacije. Te tako imenovane Penningove pasti nadomeščajo RF polja z močnimi statičnimi magnetnimi polji, ki odpravljajo segrevanje in odpravljajo omejitve glede konfiguracije pasti. Vendar močna magnetna polja prinašajo svoje izzive. Njihova prisotnost poveča razmik med energijskimi stanji ionov, zaradi česar je težje nadzorovati ta stanja s svetlobo preprostih, poceni diodnih laserjev. Superprevodni magneti, ki jih proizvajajo, so prav tako zajetni in lasersko svetlobo je treba voditi okoli njih.
Da bi premagali te izzive, so raziskovalci ETH izdelali svojo Penningovo past tako, da so v 3-teslovni superprevodni magnet postavili mikroizdelan čip (ki so ga izdelali kolegi na univerzi Leibniz v Hannovru v Nemčiji) z več elektrodami. Sistem zrcal vodi fazno zaklenjene laserske žarke skozi magnet do ionov, celotna postavitev pa je postavljena v vakuum in kriogeno ohlajena.
To je past!
Nova past je izpolnila pričakovanja in zadržala en ion za več dni ter dala raziskovalcem ETH popoln nadzor nad njegovim gibanjem in položajem (glej sliko). Da bi preizkusili sposobnost preživetja postavitve za kvantno računalništvo, je ekipa izmerila koherentni čas iona – to je čas, ko ostane v kvantnem stanju – in pokazala, da je to daljše od časa, potrebnega za izvedbo kvantne operacije. Pokazali so tudi, da lahko laserji nadzorujejo energijska stanja iona, ne da bi motili njegovo kvantno superpozicijo. Ta zmožnost omogoča ustvarjanje zapletenih stanj med različnimi kubiti in s tem izvajanje kvantnih izračunov.
Nov kubit s superprevodno votlino premika meje kvantne koherence
Peter zoller, fizik z univerze v Innsbrucku v Avstriji, ki ni bil vključen v ta projekt, opisuje mikro-Penningovo past z enostavnim transportom ionov kot "osvežilno, inovativno idejo". Dodaja, da je super videti inovacije, ki se uporabljajo za ujete nize nevtralnih atomov, ki se uporabljajo za ujete ionske arhitekture. Vendar poudarja, da so bile zmogljivosti pasti doslej prikazane le za en sam ion. Zanimivo bo, pravi, videti, kako se spreminja in deluje (v obliki zvestobe vrat) s številnimi ioni in kako se primerja z alternativnimi pristopi, kot so površinske pasti ali kvantne dirkalne steze.
Jonathan Home, vodja ekipe ETH, se strinja, da je dodajanje več ionov pomembno. Naslednji koraki, pravi svet fizike, bo "poskus naložiti več ionov in izvesti večkubitna vrata med ioni na ločenih mestih pasti".
Raziskava je objavljena v Narava.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://physicsworld.com/a/new-ion-trapping-approach-could-help-quantum-computers-scale-up/
- : je
- :ne
- ][str
- $GOR
- 1
- 120
- 2024
- 30
- 58
- a
- AC
- dodajanje
- naslovljena
- Dodaja
- se strinja
- AL
- omogoča
- Prav tako
- alternativa
- znesek
- an
- in
- aplikacije
- uporabna
- pristop
- pristopi
- arhitekture
- SE
- okoli
- AS
- At
- Avstrija
- BE
- ker
- postanejo
- bilo
- vedenje
- počutje
- Boljše
- med
- bitov
- črna
- Bloki
- prinašajo
- Building
- vendar
- by
- CAN
- Zmogljivosti
- zmožnost
- nekatere
- izzivi
- izziv
- poceni
- čip
- Krog
- sodelavci
- združevanje
- računanje
- izračuni
- računalniki
- računalništvo
- konfiguracija
- zgrajeno
- nadzor
- nadzorom
- bi
- ustvarjajo
- Dnevi
- opisuje
- razvili
- drugačen
- težko
- redčenje
- dioda
- lažje
- lahka
- električni
- odpravlja
- energija
- Celotna
- ETH
- Primer
- pričakovanja
- daleč
- Polje
- Področja
- za
- obrazec
- oblikovana
- iz
- polno
- nadalje
- vrata
- Gates
- Nemčija
- Giving
- veliko
- Mreža
- voden
- Vodniki
- težje
- Imajo
- he
- pomoč
- več
- Kako
- Vendar
- HTML
- HTTPS
- slika
- Pomembno
- in
- Povečajte
- Poveča
- individualna
- Podatki
- začetna
- novosti
- inovativne
- v notranjosti
- Namesto
- Zanimivo
- vključeni
- vprašanje
- IT
- ITS
- jpg
- hranijo
- Največji
- laser
- laserji
- Vodja
- light
- Meje
- linearna
- obremenitev
- kraj aktivnosti
- Lokacije
- logo
- več
- Stroji
- Magneti
- Znamka
- IZDELA
- Izdelava
- več
- max širine
- milijonov
- več
- premikanje
- Gibanje
- več
- Narava
- potrebe
- Nevtralna
- Novo
- Naslednja
- številke
- of
- on
- tiste
- samo
- Delovanje
- or
- naročila
- Ostalo
- ven
- Izboljšati
- več
- Premagajte
- lastne
- Izvedite
- opravlja
- fotografija
- fizik
- Fizika
- Svet fizike
- Kraj
- dajanje
- platforma
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- Točka
- točke
- Stališče
- pozicije
- mogoče
- potencial
- Precision
- Prisotnost
- problem
- Težave
- procesorji
- proizvodnjo
- Proizvedeno
- Projekt
- Zaščitna
- objavljeno
- potiska
- Kvantna
- kvantni računalniki
- kvantno računalništvo
- kvantna superpozicija
- qubit
- qubits
- radio
- Preberi
- uresničevanje
- Rdeča
- ostanki
- odstrani
- ponovi
- PONOVNO
- zamenjajte
- zahteva
- obvezna
- Raziskave
- raziskovalci
- Omejitve
- s
- pravi
- Lestvica
- luske
- skaliranje
- glej
- ločena
- Zaporedje
- več
- je pokazala,
- Prikaz
- pokazale
- Enostavno
- simulacije
- sam
- majhna
- So
- doslej
- Vesolje
- Spektroskopija
- Začetek
- Država
- Države
- statična
- Korak
- Koraki
- močna
- Struktura
- taka
- superprevodni
- superpozicija
- Površina
- švica
- sistem
- skupina
- pove
- Tesla
- Test
- kot
- da
- O
- njihove
- Njih
- zato
- te
- jih
- ta
- skozi
- thumbnail
- čas
- krat
- do
- današnje
- proti
- tradicionalno
- prevoz
- ujet
- pastmi
- pasti
- Res
- tip
- univerza
- uporaba
- Rabljeni
- navadno
- Vakuumska
- sposobnost preživetja
- je
- webp
- Dobro
- ki
- bele
- WHO
- bo
- z
- brez
- deluje
- svet
- zefirnet