Việc bẫy các ion bằng từ trường và điện trường tĩnh thay vì trường điện từ dao động có thể giúp việc sử dụng các ion làm khối xây dựng cho máy tính lượng tử trở nên dễ dàng hơn. Cách tiếp cận mới được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich ở Thụy Sĩ, cho phép kiểm soát tốt hơn trạng thái và vị trí lượng tử của ion, đồng thời đánh dấu một bước quan trọng hướng tới việc mở rộng quy mô các ion bị bẫy làm nền tảng cho tính toán lượng tử.
Máy tính lượng tử có thể hoạt động tốt hơn máy tính cổ điển ở một số vấn đề nhất định. Tuy nhiên, việc nhận ra toàn bộ tiềm năng của chúng sẽ đòi hỏi những cỗ máy có thể thao tác khoảng 1 triệu bit lượng tử (qubit). Đây là mức độ lớn hơn nhiều so với các bộ xử lý lượng tử lớn nhất hiện nay và việc mở rộng quy mô là một thách thức vì qubit trở nên khó sản xuất và kiểm soát hơn khi số lượng của chúng tăng lên.
Ví dụ, các ion được sử dụng làm qubit trong bộ xử lý lượng tử ion bị bẫy thường được giữ cố định bằng các trường điện từ dao động ở tần số vô tuyến (RF), và trạng thái lượng tử của chúng được điều khiển và đọc bằng các xung ánh sáng laser. Điều này hoạt động tốt với tối đa 30 qubit, nhưng việc mở rộng lên số lượng cao hơn là điều khó khăn. Việc kết hợp các trường RF trong không gian nhỏ của một con chip là một thách thức và các trường này cũng làm nóng bẫy, làm xáo trộn hành vi lượng tử của các ion. Một vấn đề nữa là cấu trúc của trường RF hạn chế các vị trí bẫy trong lưới tuyến tính.
Bẫy bút
Nhóm ETH đã giải quyết những vấn đề này bằng cách chuyển sang một loại bẫy thường được sử dụng để giam giữ các ion cho các ứng dụng như quang phổ chính xác và mô phỏng lượng tử. Những cái gọi là bẫy Penning này thay thế trường RF bằng từ trường tĩnh mạnh, giúp loại bỏ hiện tượng nóng lên và loại bỏ các hạn chế về cấu hình bẫy. Tuy nhiên, từ trường mạnh mang lại những thách thức riêng. Sự hiện diện của chúng làm tăng khoảng cách giữa các trạng thái năng lượng của các ion, khiến việc kiểm soát các trạng thái này bằng ánh sáng từ các laser diode đơn giản, rẻ tiền trở nên khó khăn hơn. Các nam châm siêu dẫn tạo ra chúng cũng rất cồng kềnh và ánh sáng laser cần phải được dẫn xung quanh chúng.
Để vượt qua những thách thức này, các nhà nghiên cứu ETH đã chế tạo bẫy Penning bằng cách đặt một con chip chế tạo vi mô (do các đồng nghiệp tại Đại học Leibniz ở Hannover, Đức sản xuất) với một số điện cực bên trong nam châm siêu dẫn 3 Tesla. Một hệ thống gương dẫn các chùm tia laser khóa pha xuyên qua nam châm tới các ion và toàn bộ thiết bị được đặt trong chân không và được làm lạnh bằng phương pháp đông lạnh.
Nó là một cái bẫy!
Bẫy mới đáp ứng được mong đợi, giam giữ một ion trong vài ngày và cho phép các nhà nghiên cứu ETH toàn quyền kiểm soát chuyển động và vị trí của nó (xem hình ảnh). Để kiểm tra khả năng tồn tại của cơ cấu đối với tính toán lượng tử, đội nghiên cứu đã đo thời gian kết hợp của ion – tức là khoảng thời gian nó duy trì ở trạng thái lượng tử – và chứng tỏ rằng khoảng thời gian này dài hơn thời gian cần thiết để thực hiện một phép toán lượng tử. Họ còn chứng tỏ rằng tia laser có thể điều khiển các trạng thái năng lượng của ion mà không làm xáo trộn sự chồng chất lượng tử của nó. Khả năng này cho phép tạo ra các trạng thái vướng víu giữa các qubit khác nhau và do đó thực hiện các phép tính lượng tử.
Qubit khoang siêu dẫn mới đẩy các giới hạn của sự kết hợp lượng tử
Peter zoller, một nhà vật lý tại Đại học Innsbruck, Áo, người không tham gia vào dự án này, mô tả bẫy micro-Penning với khả năng vận chuyển ion dễ dàng là một “ý tưởng sáng tạo, mới mẻ”. Ông nói thêm rằng thật tuyệt vời khi thấy những đổi mới được sử dụng cho mảng nguyên tử trung tính bị bẫy được áp dụng cho các kiến trúc ion bị bẫy. Tuy nhiên, ông chỉ ra rằng cho đến nay các khả năng của bẫy chỉ được thể hiện đối với một ion duy nhất. Ông nói, sẽ rất thú vị khi xem nó mở rộng quy mô và hoạt động như thế nào (dưới dạng độ chính xác cổng) với nhiều ion, và so sánh nó với nhiều phương pháp thay thế như bẫy bề mặt hoặc đường đua lượng tử như thế nào.
Nhà Jonathan, trưởng nhóm ETH, đồng ý rằng việc bổ sung thêm nhiều ion là quan trọng. Các bước tiếp theo, anh ấy nói Thế giới Vật lý, sẽ là “cố gắng tải nhiều ion và thực hiện các cổng đa qubit giữa các ion ở các vị trí bẫy riêng biệt”.
Nghiên cứu được xuất bản trong Thiên nhiên.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://physicsworld.com/a/new-ion-trapping-approach-could-help-quantum-computers-scale-up/
- :là
- :không phải
- ][P
- $ LÊN
- 1
- 120
- 2024
- 30
- 58
- a
- AC
- thêm
- giải quyết
- Thêm
- đồng ý
- AL
- cho phép
- Ngoài ra
- thay thế
- số lượng
- an
- và
- các ứng dụng
- áp dụng
- phương pháp tiếp cận
- cách tiếp cận
- kiến trúc
- LÀ
- xung quanh
- AS
- At
- Áo
- BE
- bởi vì
- trở nên
- được
- hành vi
- được
- Hơn
- giữa
- bit
- Đen
- Khối
- mang lại
- Xây dựng
- nhưng
- by
- CAN
- khả năng
- khả năng
- nhất định
- thách thức
- thách thức
- giá rẻ
- Chip
- Vòng tròn
- đồng nghiệp
- kết hợp
- tính toán
- tính toán
- máy tính
- máy tính
- Cấu hình
- xây dựng
- điều khiển
- kiểm soát
- có thể
- tạo
- Ngày
- mô tả
- phát triển
- khác nhau
- khó khăn
- pha loãng
- diode
- dễ dàng hơn
- dễ dàng
- Điện
- loại trừ hết
- năng lượng
- Toàn bộ
- ETH
- ví dụ
- mong đợi
- xa
- lĩnh vực
- Lĩnh vực
- Trong
- hình thức
- hình thành
- từ
- Full
- xa hơn
- cửa khẩu
- Gates
- Nước Đức
- Cho
- tuyệt vời
- lưới
- hướng dẫn
- Hướng dẫn
- khó hơn
- Có
- he
- giúp đỡ
- cao hơn
- Độ đáng tin của
- Tuy nhiên
- HTML
- HTTPS
- hình ảnh
- quan trọng
- in
- Tăng lên
- Tăng
- hệ thống riêng biệt,
- thông tin
- ban đầu
- đổi mới
- sáng tạo
- trong
- thay vì
- thú vị
- tham gia
- vấn đề
- IT
- ITS
- jpg
- giữ
- lớn nhất
- tia laser
- laser
- lãnh đạo
- ánh sáng
- giới hạn
- tuyến tính
- tải
- địa điểm thư viện nào
- . Các địa điểm
- Logo
- còn
- Máy móc
- Nam châm
- làm cho
- LÀM CHO
- Làm
- nhiều
- max-width
- triệu
- chi tiết
- di chuyển
- phong trào
- nhiều
- Thiên nhiên
- nhu cầu
- Neutral
- Mới
- tiếp theo
- số
- of
- on
- những
- có thể
- hoạt động
- or
- đơn đặt hàng
- Nền tảng khác
- ra
- Vượt trội hơn
- kết thúc
- Vượt qua
- riêng
- Thực hiện
- thực hiện
- hình chụp
- nhà vật lý
- Vật lý
- Thế giới vật lý
- Nơi
- đặt
- nền tảng
- plato
- Thông tin dữ liệu Plato
- PlatoDữ liệu
- Điểm
- điểm
- vị trí
- vị trí
- có thể
- tiềm năng
- Độ chính xác
- sự hiện diện
- Vấn đề
- vấn đề
- bộ vi xử lý
- sản xuất
- Sản xuất
- dự án
- bảo vệ
- công bố
- đẩy
- Quantum
- máy tính lượng tử
- Tính toán lượng tử
- chồng chất lượng tử
- qubit
- qubit
- radio
- Đọc
- nhận ra
- đỏ
- vẫn còn
- Loại bỏ
- lặp đi lặp lại
- NHIỀU LẦN
- thay thế
- yêu cầu
- cần phải
- nghiên cứu
- nhà nghiên cứu
- hạn chế
- s
- nói
- Quy mô
- quy mô
- mở rộng quy mô
- xem
- riêng biệt
- Trình tự
- một số
- cho thấy
- hiển thị
- thể hiện
- Đơn giản
- mô phỏng
- duy nhất
- nhỏ
- So
- cho đến nay
- Không gian
- Quang phổ
- Bắt đầu
- Tiểu bang
- Bang
- tĩnh
- Bước
- Các bước
- mạnh mẽ
- cấu trúc
- như vậy
- siêu dẫn
- chồng chất
- Bề mặt
- switzerland
- hệ thống
- nhóm
- nói
- Tesla
- thử nghiệm
- hơn
- việc này
- Sản phẩm
- cung cấp their dịch
- Them
- vì thế
- Kia là
- họ
- điều này
- Thông qua
- thumbnail
- thời gian
- thời gian
- đến
- hôm nay
- đối với
- theo truyền thống
- vận chuyển
- bị mắc kẹt
- bẫy
- bẫy
- đúng
- kiểu
- trường đại học
- sử dụng
- đã sử dụng
- thường
- Khoảng chân không
- khả năng tồn tại
- là
- webp
- TỐT
- cái nào
- trắng
- CHÚNG TÔI LÀ
- sẽ
- với
- không có
- công trinh
- thế giới
- zephyrnet