Az ionantenna kvantuminformációkat továbbít

Az atomantennák kvantuminformációkat továbbítanak egy mikrochipön

Az atomantennák lehetővé teszik a kvantuminformációk cseréjét az egyes memóriacellák között egy számítógépes chipen © Harald Ritsch
felolvasta

A csatolt ionfelhőkből származó új antennák a kvantumszámítógépeket erősebbé tehetik. A "Természet" részben a fizikusok kísérletet mutattak be, amelyben a rezonáló ionok kvantuminformációkat cserélnek egymással egy számítógépes chipen lévő memóriacellák között. A zajló energiacsere alapját képezheti a kvantumszámítógép elemi számtani műveleteinek.

Hat évvel ezelőtt az Innsbrucki Egyetemen valósult meg az első kvantumbájt - egy kvantumszámítógép nyolc aritmetikai egységgel. A mai napig tartó rekord. "De ahhoz, hogy kvantumszámítógéppel helyesen tudjuk kiszámítani, jóval több kvantum bitre van szükségünk" - magyarázza Rainer Blatt, aki ezt az első kvantumbájtot készítette a Kísérleti Fizikai Intézet egy csapatával egy elektromágneses ioncsapdában. "Ezekben az esetekben nem tudunk annyi ionot összerakni, amennyit csak tudunk, és egyidejűleg ellenőrizni tudjuk."

Ionmozgás antennaként

A tudósok ezért elkezdték a kvantumszámítógépet sok kicsi regiszter rendszerének tervezésére. Ezeket össze kell kapcsolni. Ennek érdekében az innsbrucki kvantumfizikusok forradalmi megközelítést dolgoztak ki Ignacio Cirac és Peter Zoller elméleti szakemberek ötlete alapján. Ennek értelmében az ionok két csoportjának képesnek kell lennie arra, hogy körülbelül 50 mikron távolságban elektromágnesesen összekapcsolódjon. A részecskék mozgása antennaként szolgál.

"A részecskék úgy rezegnek, mint az elektronok a televízióantenna rúdjaiban, így elektromágneses teret hoznak létre" - magyarázza Blatt. "Amikor az antennákat egymáshoz hangolják, a vevő felveszi a jelet az adóról, és összekapcsolódás következik be." A zajló energiacsere alapját képezheti a kvantumszámítógép elemi aritmetikai műveleteinek.

"Először nagyon egyszerű módon valósítottuk meg ezt az ötletet" - mondja Blatt. Egy miniatürizált ioncsapdában létrejön egy hullám alakú potenciál, amelyben a kalciumionok csapdába esnek. A két vályú 54 mikron távolságban van. "Ha feszültséget alkalmazunk az ioncsapda elektródjaira, beállíthatjuk az ionok rezgési frekvenciáit" - mondja a kutató. "Ez összekapcsolódáshoz és energiacseréhez vezet, amelyen keresztül kvantuminformációkat továbbíthatunk." Kijelző

A kvantum szintű közvetlen oszcillációs kapcsolás első igazolása

Még soha nem bizonyították a két mechanikus rezgés közvetlen összekapcsolódását kvantum szinten. A tudósok azt is kimutatták a kísérletben, hogy minél több ion van jelen a két csoportban, annál erősebb a kapcsolat. "A további ionok úgy viselkednek, mint az antennák, és növelik az átvitel távolságát és sebességét" - ragaszkodik Rainer Blatt az új koncepcióhoz. Ez egy ígéretes megközelítést képvisel a teljesen működőképes kvantumszámítógép felépítésében. Ez az új technológia lehetőséget kínál a kommunikáción keresztüli kommunikációra. Ugyanakkor az egyes memóriacellákat külön-külön is kezelhetjük "- mondja Blatt.

Az új kvantumszámítógép alapulhat egy olyan mikroszkópon, amelyben sok mikrofilm található, amelyekben az ionok elektromágneses csatolás útján kommunikálnak egymással. Ez egy újabb fontos lépés az információfeldolgozás napi kvantumtechnológiájának felé vezető úton. (Nature, 2011; DOI: 10.1038 / nature09800)

(Innsbrucki Egyetem, 2011.02.24. - NPO)