Ионные ловушки на базе микротехнологий

Исследователи постоянно работают над тем, чтобы уменьшить разрыв между теорией и практикой квантовых вычислений. Один из путей создания квантовых компьютеров заключается в использовании захваченных ионов в качестве кьюбитов. Однако при масштабировании таких устройств встречаются трудности.

В Институте технологических исследований штата Джорджия (Georgia Tech Research Institute, GTRI) разработали, изготовили и протестировали планарные ионные ловушки, которые могут быть объединены в большой массив. Исследования возглавляют старшие научные сотрудники GTRI Дик Слашер (Dick Slusher) и Алекса Хартер (Alexa Harter).

Планарные ионные ловушки используют комбинацию радиочастотных сигналов и постоянного напряжения, приложенного к алюминиевым электродам, которые размещены слоями на кремниевом субстрате. Планарная геометрия ловушек позволяет их масштабировать до больших систем и предоставляет лучший доступ для лазеров по сравнению с существующими ловушками.

Лазеры применяются для того, чтобы перевести ионы в зацепленное состояние. Используя системы захваченных ионов, исследователи измерили зацепление явно и смогли сохранить его на длительный отрезок времени. На сегодня самое большое число зацепленных ионов (кальция) равно восьми. Для выполнения вычислений, которые нельзя осуществить на классическом компьютере, необходимо по крайней мере 30 ионов. Поэтому, основная проблема заключается в увеличении числа захваченных ионов, которые могут взаимодействовать.

Камера ионной ловушки

Команда из GTRI использовала компьютерную симуляцию электромагнитного поля ловушек и захвата ионов, чтобы разработать универсальные ловушки, способные удержать много ионов. Схема была улучшена с помощью генетических алгоритмов, которые обеспечивали обратную связь для построения формы и размещения электродов, чтобы оптимизировать глубину ловушки и минимизировать нагрев, когда ионы передвигаются между зонами захвата.

Был создан и протестирован прототип устройства. Результаты оказались положительными.

К сожалению, о количестве захваченных ионов в данной новости не сообщается.