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Controllo‍ dei qubit di bario con luce laser: un ⁤passo avanti per il calcolo quantistico

Un nuovo sistema ottico per il controllo degli atomi

Un metodo rivoluzionario per il controllo dei qubit

Ricercatori dell’Istituto per il Calcolo​ Quantistico (IQC) dell’Università ⁣di⁤ Waterloo hanno sviluppato una tecnica innovativa ‌che utilizza la luce laser per controllare in modo più robusto i qubit ⁤individuali‍ di bario rispetto a qualsiasi altro metodo attualmente conosciuto. Il controllo affidabile dei qubit è un passo fondamentale verso la realizzazione di computer⁤ quantistici funzionali del⁢ futuro.

Il nuovo metodo utilizza un piccolo waveguide di vetro per separare i fasci laser e concentrarli a una distanza di quattro micron ​l’uno dall’altro, circa quattro centesimi della larghezza di un ​singolo capello ⁢umano. La⁣ precisione e l’ampiezza con cui ogni fascio laser focalizzato sul suo qubit target può essere controllato in parallelo non ha eguali nelle ricerche precedenti.

 

Precisione e prevenzione del‌ crosstalk

“Il nostro design⁢ limita la quantità di crosstalk – ‌la quantità di luce che cade sugli ioni vicini⁢ – all’intensità relativa molto piccola dello 0,01 percento, che è tra le migliori nella comunità quantistica”, ha dichiarato il​ Dr. K. Rajibul Islam, professore all’IQC e al ⁣Dipartimento di Fisica e Astronomia di Waterloo. “A differenza dei metodi precedenti per ​creare controlli agili su ioni ‍individuali, i modulatori basati su fibre non si influenzano a vicenda.

Questo significa che possiamo “parlare” a qualsiasi ione senza influenzare i suoi‍ vicini, mantenendo al contempo la capacità di controllare ogni ione ⁢individuale⁤ nella ​massima misura possibile. Questo è il sistema di controllo di qubit ionico più flessibile con questa alta precisione che ‌conosciamo ovunque, sia⁢ nell’accademia che nell’industria.”

Ioni di bario: i nuovi⁣ preferiti del calcolo quantistico

Perché gli ioni di bario?

Gli scienziati hanno preso di mira gli ioni di bario, poiché stanno diventando sempre più popolari nel campo⁣ del calcolo quantistico con ioni intrappolati. Gli ‍ioni di bario‍ hanno stati energetici convenienti che possono essere utilizzati come i livelli zero e uno di un qubit e possono essere manipolati con luce verde visibile, a differenza della luce ultravioletta ad alta energia necessaria per altri tipi di atomi per la stessa manipolazione. Questo permette ai ricercatori di utilizzare tecnologie ottiche commercialmente disponibili che ​non sono disponibili per le lunghezze‌ d’onda ultraviolette.

 

Il chip waveguide e il suo potenziale

I ricercatori hanno creato‍ un ⁢chip waveguide che divide⁢ un singolo fascio laser​ in 16 diversi canali⁣ di ⁣luce. Ogni canale viene poi indirizzato in ⁣modulatori ‍ottici basati su fibre individuali che forniscono un controllo agile indipendente sull’intensità, la frequenza e la fase di ogni fascio laser.⁢ I fasci laser‌ vengono poi focalizzati al loro piccolo spazio utilizzando una ​serie di lenti ottiche simili a un telescopio. I ricercatori hanno confermato la messa a fuoco e il controllo⁢ di ogni fascio laser ‍misurandoli con sensori di telecamera precisi.

“Questo lavoro fa parte del nostro sforzo all’Università di ​Waterloo⁣ per costruire processori quantistici di ioni​ di bario utilizzando sistemi⁢ atomici”, ha detto la Dr.ssa Crystal Senko,⁤ co-investigatrice principale di ​Islam e membro della facoltà all’IQC‌ e al Dipartimento di Fisica e Astronomia di Waterloo. “Usiamo ioni perché sono qubit identici,‌ fatti dalla natura, quindi ‌non abbiamo bisogno di fabbricarli. Il⁣ nostro compito ‍è trovare modi per controllarli.”

Il ‌metodo innovativo del ⁤waveguide​ dimostra un metodo di controllo semplice e preciso, mostrando promesse per la manipolazione degli ioni per codificare ‍e processare dati quantistici ⁢e per ⁣l’implementazione ⁢nella simulazione e nel calcolo quantistico.

 

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