Ученые прокладывают путь к масштабируемому устройству для обработки квантовой информации

Инновационное устройство от Национальной физической лаборатории способно помочь возвестить долгожданную эру квантовых компьютеров.

Ученые впервые продемонстрировали монолитную трехмерную ионную микроловушку, которая может масштабироваться до способности оперировать десятками кубитов (квантовых битов) на ионной основе.

Исследование, опубликованное в издании Nature Nanotechnology, показало, как можно реализовать это устройство, вложенное в полупроводниковый чип, и продемонстрировало способность устройства ограничивать отдельные ионы в наномасштабе.

Ученые решили выяснить, как экзотические квантовые состояния вещества могут использоваться для совершения высокоточных измерений, например, времени и частоты. Данное исследование обладает более широким значением, что одно только это измерение. Устройство может использоваться в квантовых компьютерах, где для выполнения мощных квантовых алгоритмов применяются сцепленные кубиты. Например, разложение на множители больших чисел квантовым алгоритмом существенно быстрее, чем алгоритмом классическим.

Были разработаны масштабируемые ионные ловушки, состоящие из двухмерного множества электродов, в то время как трехмерные конфигурации ловушек могут обеспечить превосходящий потенциал для ограничения ионов. Создание успешного масштабируемой трехмерной ионной ловушки основано на поддержке двух качеств: способности масштабирования устройства для соответствия растущему числу атомных частиц и сохранения улавливающего потенциала, который делает возможным точный контроль ионов на атомном уровне. Предыдущее исследование привело к компромиссу как минимум одного фактора, в большей степени из-за ограничений в промышленных процессах.

Группа ученых теперь произвела первое монолитное множество ионных микроловушек, которое уникально сочетает почти идеальную трехмерную геометрию с масштабируемым производственным процессом — прорыв в данной области. В терминах особенностей элементарного управления чип микроловушки превосходит все другие масштабируемые устройства для ионов.

С помощью нового процесса, основанного на традиционной полупроводниковой технологии производства, ученые разработали микроулавливающее устройство из кварцево-кремниевой пластины. Ученые сумели ограничить отдельные ионы и последовательности из 14 ионов в одном сегменте множества. Производственный процесс должен позволить устройству увеличить число ионов, сохраняя способность управления каждым из них по отдельности.

25.07.2012