Захоплення іонів статичними магнітними та електричними полями замість електромагнітного поля, що коливається, може полегшити використання іонів як будівельних блоків для квантових комп’ютерів. Новий підхід, розроблений дослідниками в ETH Zurich у Швейцарії, дозволяє краще контролювати квантовий стан і позицію іона, а також знаменує важливий крок до збільшення масштабів захоплених іонів як платформи для квантових обчислень.
Квантові комп'ютери можуть перевершувати класичні в деяких проблемах. Однак для реалізації їх повного потенціалу знадобляться машини, які можуть маніпулювати приблизно 1 мільйоном квантових бітів (кубітів). Це на порядки більше, ніж найбільші сучасні квантові процесори, і масштабування є складним завданням, оскільки кубіти стає все складніше виробляти та контролювати зі збільшенням їх кількості.
Наприклад, іони, які використовуються як кубіти в квантових процесорах із захопленими іонами, зазвичай утримуються на місці електромагнітними полями, що коливаються на радіочастотах (РЧ), а їхні квантові стани контролюються та зчитуються за допомогою імпульсів лазерного світла. Це добре працює для до 30 кубітів, але масштабування до більших чисел є складним. Поєднання радіочастотних полів у невеликому просторі одного чіпа є складним завданням, і поля також нагрівають пастку, порушуючи квантову поведінку іонів. Ще одна проблема полягає в тому, що структура радіочастотних полів обмежує розташування пасток лінійною сіткою.
Пастки для загонів
Команда ETH вирішила ці проблеми, перейшовши на тип пастки, який традиційно використовується для утримання іонів у таких додатках, як точна спектроскопія та квантове моделювання. Ці так звані пастки Пеннінга замінюють радіочастотні поля сильними статичними магнітними полями, що усуває нагрівання та знімає обмеження щодо конфігурації пасток. Однак сильні магнітні поля створюють свої проблеми. Їх присутність збільшує відстань між енергетичними станами іонів, що ускладнює контроль цих станів за допомогою світла від простих дешевих діодних лазерів. Надпровідні магніти, які їх виробляють, також громіздкі, і лазерне світло потрібно направляти навколо них.
Щоб подолати ці проблеми, дослідники ETH сконструювали свою пастку Пеннінга, помістивши мікросхему (виготовлену колегами з Університету Лейбніца в Ганновері, Німеччина) з кількома електродами всередині надпровідного магніту 3 Тесла. Система дзеркал направляє лазерні промені з фазовою синхронізацією через магніт до іонів, і вся установка поміщається у вакуум і кріогенно охолоджується.
Це пастка!
Нова пастка виправдала очікування, утримуючи один іон на кілька днів і даючи дослідникам ETH повний контроль над його рухом і положенням (див. зображення). Щоб перевірити життєздатність установки для квантових обчислень, команда виміряла час когерентності іона, тобто час, протягом якого він залишається в квантовому стані, і показала, що це більше, ніж час, необхідний для виконання квантової операції. Вони також показали, що лазери можуть контролювати енергетичні стани іона, не порушуючи його квантову суперпозицію. Ця можливість дає змогу створювати заплутані стани між різними кубітами та, отже, виконувати квантові обчислення.
Новий кубіт із надпровідною порожниною розширює межі квантової когерентності
Пітер золлер, фізик з Університету Інсбрука, Австрія, який не брав участі в цьому проекті, описує мікропастку Пеннінга з легким транспортом іонів як «освіжаючу інноваційну ідею». Він додає, що чудово бачити інновації, які використовуються для захоплених масивів нейтральних атомів, які застосовуються до архітектури захоплених іонів. Однак він зазначає, що наразі можливості пастки були показані лише для одного іона. За його словами, буде цікаво побачити, як він масштабується та працює (у вигляді вірності воріт) з багатьма іонами, і як це порівнюється з альтернативними підходами, такими як поверхневі пастки або квантові іподроми.
Джонатан Хоум, керівник команди ETH, погоджується, що додавання більшої кількості іонів є важливим. Подальші кроки, розповідає він Світ фізики, буде «спробувати завантажити кілька іонів і виконати багатокубітні ворота між іонами в окремих сайтах пасток».
Дослідження опубліковано в природа.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/new-ion-trapping-approach-could-help-quantum-computers-scale-up/
- :є
- : ні
- ][стор
- $UP
- 1
- 120
- 2024
- 30
- 58
- a
- AC
- додати
- адресований
- Додає
- погоджується
- AL
- дозволяє
- Також
- альтернатива
- кількість
- an
- та
- застосування
- прикладної
- підхід
- підходи
- архітектури
- ЕСТЬ
- навколо
- AS
- At
- Австрія
- BE
- оскільки
- ставати
- було
- поведінку
- буття
- Краще
- між
- біти
- Black
- блоки
- приносити
- Створюємо
- але
- by
- CAN
- можливості
- можливості
- певний
- проблеми
- складні
- дешево
- чіп
- Коло
- колеги
- об'єднання
- обчислення
- обчислення
- комп'ютери
- обчислення
- конфігурація
- побудований
- контроль
- контроль
- може
- створювати
- Днів
- описує
- розвиненою
- різний
- важкий
- розведення
- діод
- легше
- легко
- електричний
- Усуває
- енергія
- Весь
- ETH
- приклад
- очікування
- далеко
- поле
- Поля
- для
- форма
- сформований
- від
- Повний
- далі
- ворота
- Гейтс
- Німеччина
- дає
- великий
- сітка
- керуватися
- Гід
- важче
- Мати
- he
- допомога
- вище
- Як
- Однак
- HTML
- HTTPS
- зображення
- важливо
- in
- Augmenter
- Збільшує
- індивідуальний
- інформація
- початковий
- інновації
- інноваційний
- всередині
- замість
- цікавий
- залучений
- питання
- IT
- ЙОГО
- JPG
- збережений
- найбільших
- лазер
- лазери
- лідер
- світло
- рамки
- лінійний
- загрузка
- розташування
- місць
- логотип
- довше
- Машинки для перманенту
- магніти
- зробити
- РОБОТИ
- Робить
- багато
- макс-ширина
- мільйона
- більше
- рухатися
- руху
- множинний
- природа
- потреби
- Нейтральний
- Нові
- наступний
- номера
- of
- on
- ті,
- тільки
- операція
- or
- замовлень
- Інше
- з
- Вищі результати
- над
- Подолати
- власний
- Виконувати
- виступає
- фото
- фізик
- Фізика
- Світ фізики
- місце
- розміщення
- платформа
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- точка
- точок
- положення
- позиції
- це можливо
- потенціал
- Точність
- наявність
- Проблема
- проблеми
- процесори
- виробляти
- Вироблений
- проект
- Захисні
- опублікований
- штовхає
- Квантовий
- квантові комп'ютери
- квантові обчислення
- квантова суперпозиція
- Кубіт
- кубіти
- радіо
- Читати
- розуміючи,
- червоний
- залишається
- видаляє
- повторний
- ПОВТОРНО
- замінювати
- вимагати
- вимагається
- дослідження
- Дослідники
- Обмеження
- s
- говорить
- шкала
- ваги
- Масштабування
- побачити
- окремий
- Послідовність
- кілька
- показав
- показ
- показаний
- простий
- моделювання
- один
- невеликий
- So
- так далеко
- Простір
- Спектроскопія
- Починаючи
- стан
- Штати
- статичний
- Крок
- заходи
- сильний
- структура
- такі
- надпровідний
- суперпозиція
- поверхню
- Швейцарія
- система
- команда
- розповідає
- Tesla
- тест
- ніж
- Що
- Команда
- їх
- Їх
- отже
- Ці
- вони
- це
- через
- слайдами
- час
- times
- до
- сьогоднішній
- до
- традиційно
- перевезення
- в пастці
- захоплення
- пастки
- правда
- тип
- університет
- використання
- використовуваний
- зазвичай
- Вакуум
- життєздатності
- було
- webp
- ДОБРЕ
- який
- білий
- ВООЗ
- волі
- з
- без
- працює
- світ
- зефірнет