Физики научились произвольно выстраивать атомы в пространстве

Ученые разработали новый метод манипуляции отдельными атомами, который позволяет расположить их в пространстве в любом порядке и без ошибок. Для демонстрации авторы сделали из атомов микроскопические фигуры Эйфелевой башни, листа Мебиуса, конуса и тора. Новая работа позволит построить квантовые компьютеры из многих кубитов. Результаты изложены в журнале Nature.

Квантовые компьютеры — вычислители, работающие по принципам квантовой механики, — обещают настоящий переворот в физике, обработке данных и моделировании различных процессов. Для того чтобы превзойти классические вычислительные машины, конструкторы квантовых компьютеров должны добиться одновременного контроля над большим количеством кубитов — квантовых аналогов битов. Физики предложили множество возможных реализаций кубитов, у каждой из которых есть свои преимущества и недостатки. Один из вариантов представляет собой отдельные атомы, которые удобны тем, что сами по себе достаточно изолированы от внешних воздействий. Но есть и минус: ими сложно манипулировать.

В новой работе сотрудники Национального центра научных исследований Франции описывают, как они смогли научиться управлять 72 атомами рубидия и выстраивать их в произвольные структуры в трех измерениях. Их метод основан на том, чтобы удерживать атомы в электромагнитных ловушках и управлять их движением при помощи быстрых оптически программируемых пинцетов. Это позволило физикам расположить атомы один за одним в каждой нужной плоскости, в результате получив трехмерную структуру. В предыдущих исследованиях такое получалось только в одном и двух измерениях, при этом использовалось не более 50 частиц.

Физики отмечают, что их способ позволяет организовывать различные расположения атомов, причем без единого дефекта, то есть лишних атомов или находящихся не на своих местах частиц. Авторы также провели с получившейся при помощи этого метода системой двухкубитные операции, для чего внешние электроны надо было переводить в высоковозбужденное состояние, получая ридберговские атомы. Теперь ученые собираются проводить исследования на многокубитных системах, а также попробуют увеличить количество атомов.

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