QS&T: Ученые создали самый точный метод управления квантовыми компьютерами

С помощью лазерного излучения исследователи разработали наиболее надежный из известных на сегодняшний день методов управления отдельными кубитами, изготовленными из химического элемента бария. Возможность надежного управления кубитами является важным достижением для реализации будущих функциональных квантовых компьютеров.

Новый метод, разработанный в Институте квантовых вычислений Университета Ватерлоо (IQC), использует небольшой стеклянный волновод для разделения лазерных лучей и их фокусировки на расстоянии четырех микрон друг от друга, что составляет примерно четыре сотых ширины одного человеческого волоса. Точность и степень параллельного управления каждым сфокусированным лазерным лучом на целевом кубите не имеет аналогов в предыдущих исследованиях.

Наша конструкция ограничивает перекрестные помехи — количество света, падающего на соседние ионы, — до очень малой относительной интенсивности в 0,01%, что является одним из лучших показателей в квантовом сообществе, — сказал д-р К. Раджибул Ислам, профессор IQC и факультета физики и астрономии Ватерлоо.

В отличие от предыдущих методов создания гибкого управления отдельными ионами, модуляторы на основе волокна не влияют друг на друга.

Это означает, что мы можем разговаривать с любым ионом, не затрагивая его соседей, и при этом сохранять возможность максимально возможного управления каждым отдельным ионом. Это самая гибкая система управления ионными кубитами с такой высокой точностью, которая нам известна как в академической, так и в промышленной среде.

В качестве объекта исследования были выбраны ионы бария, которые становятся все более популярными в области квантовых вычислений с использованием ионных ловушек. Ионы бария обладают удобными энергетическими состояниями, которые можно использовать в качестве нулевого и единичного уровней кубита и манипулировать ими с помощью видимого зеленого света, в отличие от более высокоэнергетического ультрафиолетового света, который необходим для других типов атомов для таких же манипуляций. Это позволяет исследователям использовать коммерчески доступные оптические технологии, недоступные для ультрафиолетовых длин волн.

Исследователи создали волноводный чип, который разделяет один лазерный луч на 16 различных каналов света. Каждый канал направляется в отдельные волоконно-оптические модуляторы, которые независимо друг от друга обеспечивают гибкое управление интенсивностью, частотой и фазой каждого лазерного луча. Затем лазерные пучки фокусируются на малом расстоянии друг от друга с помощью ряда оптических линз, аналогичных телескопу. Исследователи подтвердили фокусировку и управление каждым лазерным лучом, измерив их с помощью точных камерных датчиков.

Эта работа является частью наших усилий в Университете Ватерлоо по созданию ионно-бариевых квантовых процессоров с использованием атомных систем, — говорит доктор Кристал Сенько, соруководитель исследования Ислама и преподаватель IQC и факультета физики и астрономии Университета Ватерлоо.

Мы используем ионы, поскольку они являются идентичными, созданными природой кубитами, и нам не нужно их изготавливать. Наша задача — найти способы управления ими.

Новый волноводный метод демонстрирует простой и точный способ управления, что открывает перспективы для манипулирования ионами с целью кодирования и обработки квантовых данных, а также для применения в квантовом моделировании и вычислениях.

11.09.2023


Подписаться в Telegram



Net&IT

Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее

Несколько лет назад исследователи Массачу...

Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам
Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам

Органические оптоэлектронные устройства, такие...

PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить
PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить

Атанасиос С. Фокас рассматривает актуальный во...

Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания
Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания

В новом исследовании, опубликованном 18 декабр...

Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей
Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей

Искусственный интеллект, разработанный для&nbs...

Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности
Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности

Ученые Рочестерского университета разработали ...

Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта
Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта

Многофункциональные компьютерные чипы эволюцио...

Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»
Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»

Стартовал отборочный этап Международного техно...

ИИ помогает математикам находить закономерности
ИИ помогает математикам находить закономерности

Применение машинного обучения для поиска ...

Scientific Reports: Борьба с недоверием в Интернете может быть неэффективной
Scientific Reports: Борьба с недоверием в Интернете может быть неэффективной

Новое исследование, проведенное Университетом ...

JRCS: ChatGPT перегружает пользователей выбором
JRCS: ChatGPT перегружает пользователей выбором

За последние несколько лет в области...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса