Các nhà nghiên cứu đã đi tiên phong trong công nghệ đột phá sử dụng tia laser để điều khiển từng qubit riêng lẻ làm bằng bari mạnh mẽ hơn bất kỳ phương pháp nào khác hiện được biết đến. Kiểm soát qubit một cách đáng tin cậy là một bước quan trọng để hiện thực hóa các máy tính lượng tử chức năng trong tương lai.

Phương pháp mới được phát triển tại Viện Máy tính Lượng tử (IQC) của Đại học Waterloo, sử dụng một ống dẫn sóng thủy tinh nhỏ để tách các chùm tia laze và tập trung chúng cách nhau 4 micron, khoảng 1/4 chiều rộng của một sợi tóc người. Độ chính xác và mức độ tập trung song song của từng chùm tia laser vào qubit mục tiêu là điều chưa từng có trong nghiên cứu trước đây.

K. --Giới hạn ở cường độ tương đối rất nhỏ 0,01%, đây là một trong những cường độ tốt nhất trong thế giới lượng tử. Không giống như các phương pháp kiểm soát linh hoạt từng ion riêng lẻ trước đây, các bộ điều biến dựa trên sợi quang không tương tác với nhau. "

T. AGPH56"Điều này có nghĩa là chúng ta có thể giao tiếp với bất kỳ ion nào mà không ảnh hưởng đến các ion lân cận, trong khi vẫn tối đa hóa khả năng kiểm soát đối với từng ion. Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là thiết bị linh hoạt nhất với độ chính xác cao như vậy trong cả giới học thuật và ngành công nghiệp. Hệ thống điều khiển Qubit ion sống "


Laze xanh là năng lượng phù hợp để điều khiển trạng thái năng lượng của ion bari. Nguồn: Đại học Waterloo

Barium ion: Con cưng mới của điện toán lượng tử

Các ion Bari đang được các nhà khoa học nhắm tới khi chúng ngày càng trở nên phổ biến trong lĩnh vực điện toán lượng tử ion bị bẫy. Các ion bari có trạng thái năng lượng thuận tiện, đóng vai trò là bậc 0 và bậc một của qubit và có thể được điều khiển bằng ánh sáng xanh nhìn thấy được, không giống như các loại nguyên tử khác vốn đòi hỏi ánh sáng cực tím năng lượng cao hơn cho cùng một thao tác. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu sử dụng trên thị trường.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một chip dẫn sóng có thể chia chùm tia laser thành 16 kênh quang học khác nhau. Sau đó, mỗi kênh được dẫn đến các bộ điều biến dựa trên sợi quang độc lập để có thể điều khiển linh hoạt cường độ, tần số và pha của từng chùm tia laser một cách độc lập.

Công trình này là một phần trong nỗ lực của Đại học Waterloo nhằm xây dựng bộ xử lý lượng tử ion bari sử dụng hệ thống nguyên tử, Tiến sĩ Crystal Senko, đồng điều tra viên chính của Islam, IQC và là giảng viên tại Khoa Vật lý và Thiên văn học tại Đại học Waterloo, cho biết. "Chúng tôi sử dụng các ion vì chúng giống hệt nhau, được tạo ra một cách tự nhiên, vì vậy chúng tôi không cần phải tạo ra chúng. Nhiệm vụ của chúng tôi là tìm cách kiểm soát chúng."

Phương pháp ống dẫn sóng cải tiến thể hiện một phương pháp điều khiển đơn giản nhưng chính xác, nâng cao hy vọng điều khiển các ion để mã hóa và xử lý dữ liệu lượng tử, cũng như cho các ứng dụng trong mô phỏng và tính toán lượng tử.