Физика

Для ионных ловушек квантовых компьютеров нашли подходящую пару

Ионная ловушка

David Nadlinger/University of Oxford

Сотрудники Массачусетского технологического института выяснили, что ионы кальция и стронция могут быть использованы для создания стабильных квантовых вычислительных систем, которые можно контролировать с помощью облучения видимым и инфракрасным светом. Статья о технологии опубликована в журнале npj Quantum Information.

Существует множество подходов к созданию систем для квантовых вычислений. Но наиболее перспективными считаются ионные ловушки. В этих ловушках каждый ион удерживают на определенном месте и он выполняет функцию кубита. Но разнообразие ионов огромно, и до сих пор непонятно, какие из них лучше использовать и как манипулировать передачей информации между ними.

Ответ на этот вопрос нашли американские исследователи. Они выяснили, что перспективной в этом плане может быть пара ионов кальция и стронция. Среди их преимуществ — возможность использования видимого и инфракрасного света для манипуляции их состояниями. Обычно в таких технологиях используется ультрафиолетовое излучения, требующее для своей генерации большей энергии.

К тому же, по словам ученых, могут обнаружиться и более подходящие для квантовых вычислений ионы, которыми можно управлять с помощью видимого и ИК-излучения. При использовании кальция и стронция не придется переделывать всю технологию, а достаточно будет заменить только сами ионы.

Для улавливания ионов исследователи использовали вакуумную камеру, в которой расположен чип, охлажденный до -268 °C. Затем в камеру направили поток атомов кальция и стронция, который прошел через множество лазеров. Лазеры выбили электроны с внешних уровней атомов и превратили их в ионы. Благодаря наличию заряда на ионах и генерирующих электрический заряд электродов на чипе, последние могут улавливать Ca2+ и Sr2+ и крепко держать их на расстоянии в 50 мкм от поверхности чипа. Другие направленные при этом на чип лазеры охлаждают ионы, отбирая у них энергию, необходимую для отрыва от поверхности чипа.

В этой установке ион стронция выполняет функцию кубита, а кальций играет роль стабилизатора, отбирая лишнюю энергию от стронция, который может давать сбои во время квантовых вычислений. Созданная учеными система подобного рода использует лазеры видимого и ИК-диапазона, а ее точность составляет 94% — достаточно большую величину по сравнению с существующими аналогами.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.