Invenţia unor cercetători americani va face computerele cuantice mult mai eficiente

În ultimul număr al revistei Nature Nanotechnology, o echipă formată din cercetători de la MIT şi MIT Lincoln Laboratory susţin că au făcut un pas important spre construirea primelor computere cuantice practice. În articolul lor, specialiştii descriu structura unui cip ce poate capta ioni într-un câmp electric, pentru ca mai apoi să îi bombardeze cu fascicule laser folosind un sistem optic de ultimă generaţie. 

,,Dacă luăm în considerare un dispozitiv clasic, el este un cilindru în interiorul căruia sunt captaţi ioni. Vorbim, practic, de un adevărat laborator cu sisteme optice ce ghidează fasciculele laser înspre ioni. Noi plănuim să miniaturizăm acest laborator într-un cip”, susţine unul dintre coordonatorii studiului, Rajeev Ram (MIT).

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

Echipa Quantum Information and Integrated Nanosystems de la Lincoln Laboratory munceşte deja la dezvoltarea unor ,,capcane” pentru ioni cunoscute sub numele de ,,surface traps”. Dispozitivele care captează ioni au un aspect asemănător unei cuşti ale cărei bare sunt electroni ce produc un câmp electric. În interiorul acestei cuşti, ionii se aliniază în paralel cu barele. Pe de altă parte, ,,capcanele pentru surpafaţă” sunt cipuri cu electrozi încorporaţi în suprafeţele lor, iar ionii plutesc deasupra acestora la o distanţă de aproximativ 50 de micrometri. 

,,Capcanele” pentru ioni pot avea numai anumite dimensiuni, fapt care nu permite stocarea unei cantităţi semnificative de informaţie. Pe de altă parte, se presupune că noile dispozitive, realizate cu ajutorul unei tehnologii mult mai performante, ar putea avea aceleaşi dimensiuni, însă ar putea stoca mult mai multe date. 

Realizarea calculelor cuantice necesită o controlare extrem de precisă a stării energiei fiecărui qubit în parte, deoarece, în cazul sistemelor cu ioni captaţi, ei sunt puşi în funcţiune cu ajutorul fasciculelor laser. Cu atât mai greu poate fi desfăşurat acest proces în cazul dispozitivelor cu ioni la suprafaţă, fiindcă distanţa dintre particule este de numai 5 micrometri. Prin urmare, bombardarea cu fascicule laser a fiecărui ion în parte este extrem de dificilă, mai ales pentru că acest lucru trebuie făcut fără a afecta mai mulţi atomi în acelaşi timp. 

Rajeev Ram, împreună cu Karan Mehta, absolvent al Institutului de Tehnologie din Massachusetts (MIT), au construit un cip în interiorul căruia fasciculele laser pot fi îndreptate înspre fiecare ion în parte. În tot acest timp, echipa de la Lincoln Laboratory a adaptat un dispozitiv pentru captarea ionilor la suprafaţă modificându-i componentele optice. În cele din urmă, cele două grupuri au realizat o serie de experimente pentru a testa capacităţile sistemului pe care l-au creat. 

Cipul realizat de cele două echipe de cercetători a fost construit pe un subtrat de cuarţ. Deasupra acestuia, specialiştii au relizat o reţea din nitrură de siliciu pentru a ghida fasciculele laser pe suprafaţa cipului. Deasupra acestei reţele a fost realizat un strat de sticlă şi unul de electrozi din niobiu. Sub orificiile electrozilor, reţeaua se destramă în mai multe căi, care permit bombardarea cu fascicule a fiecărui ion în parte, la o suprafaţă de aproximativ 50 de micrometri deasupra cipului. 

Deşi au evaluat performanţa întregului sistem, specialiştii nu au reuşit însă să afle care este cantitatea de energie pe care fiecare ion o primea în parte. În acest sens, cercetătorii speră să afle dacă este posibil ca fiecare qubit să fie bombardat în acelaşi timp, dar la intensităţi diferite. Astfel, programarea qubiţilor va fi mult mai eficientă decât cea actuală, iar calculele cuantice vor doveni mai practice. 

Sursa: sciencedaily.com

Vă mai recomandăm şi: Cu un pas mai aproape de computerul cuantic

                                       Mai aproape de computerul cuantic: a fost creat un tranzistor funcţional dintr-un singur atom (VIDEO)

                                    Este posibil ca cercetătorii de la Google să fi realizat prima simulare cuantică a unei molecule. Reuşita ar putea schimba radical modul în care vom trăi