В свежей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, учёные сообщают об успешном создании простейшего элемента квантового компьютера — однокубитового гейта — на основе атома в ридберговском состоянии. Развитие этой технологии поможет лучше масштабировать квантовые компьютеры и позволит создавать компьютеры, состоящие из значительно большего количества кубитов, чем возможно сейчас.
Несмотря на создание в 2017 году квантовых компьютеров, содержащих уже более 50 кубит, одной из главных проблем в этой области остаётся масштабирование — увеличение количества задействованных при вычислениях кубитов. Для систем, основанных на атомах или ионах, пойманных в ловушках, часть проблем с масштабированием можно было бы решить, если бы удалось перевести атомы в ридберговские состояния, в которых электрон вращается вокруг ядра на больших расстояниях от него, являясь практически свободным.
Однако работать с ридберговскими атомами непросто, и до сих пор никому не удавалось создать из них даже простейшие логические элементы квантовых компьютеров — так называемые гейты.
В свежей работе учёные преодолели технические сложности и продемонстрировали первый однокубитовый гейт на основе ридберговского атома. Для этого они использовали двухэтапную схему. Сначала единичный ион стронция помещался в оптическую ловушку. А затем при помощи дополнительных лазеров его возбуждали сначала в самое первое возбуждённое сотояние, а затем и в ещё более высокоэнергичное ридберговское состояние — как это сделать, эта группа продемонстрировала полгода назад.
Ключевым достижением стало то, что ридберговское состояние было получено когерентным образом, что является обязательным условием для создания кубита. Применив к нему стандартные кубитные манипуляции, учёные продемонстрировали его работу как однокубитного гейта.
Помимо преимущества в масштабировании ридберговские атомы могут оказаться более удобными с точки зрения контроля кубитов, а также скорости выполнения операций. Следующим шагом должна стать демонстрация работы двух когерентно возбуждённых и взаимодействующих между собой ридберговских атомов, на основе которых можно будет создать более сложный логический элемент — двухкубитовый гейт.
Читайте также
Ридберговский атом поймали в ловушку
Как теория гравитации Эйнштейна завоевала мир
Подписывайтесь также на мой канал в Telegram!
