ทีมวิจัยสองทีมในสหรัฐฯ ได้พัฒนาตัวประมวลผลข้อมูลควอนตัมที่ใช้อะตอมอิตเทอร์เบียม (Yb) ที่เป็นกลางเป็นคิวบิต ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มีการใช้สปีชีส์อะตอมนี้เพื่อจุดประสงค์นี้ การดักจับอะตอม 100 Yb ในอาร์เรย์ขนาด 10 × 10 นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถดำเนินการเกทแบบสองควิบิตที่ยุ่งเหยิงกับพวกมันได้ ซึ่งเป็นการปูทางไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมตามตัวเลือกของควิบิตนี้ โดยหลักการแล้ว
สามารถ
เป็นระบบควอนตัมใดๆ ก็ตามที่สามารถขนส่งข้อมูลผ่านที่เรียกว่า ซึ่งบรรจุ qubits ในลักษณะเดียวกับ แบบคลาสสิกที่บรรจุบิตในกลุ่ม 8, 16, 32 และ 64 อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านี้ทั้งหมด คิวบิตของอะตอมที่เป็นกลางมีพื้นฐานมาจากโลหะอัลคาไล เช่น รูบิเดียมหรือซีเซียม เนื่องจากอะตอมกลุ่มนี้มีเวเลนต์
อิเล็กตรอนเดี่ยวจึงสามารถควบคุมได้อย่างมากโดยใช้เทคนิคขั้นสูงที่เข้าใจกันดี เช่น การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และการดักจับในการทดลองล่าสุด ทีมอิสระในรัฐนิวเจอร์ซีย์ แทนที่จะใช้การหมุนของนิวเคลียร์ของไอโซโทป Yb หรือ Yb-171 เป็นทางเลือกของควิบิต โครงสร้างภายในที่สมบูรณ์
ของโลหะ Yb ที่ “คล้ายดินอัลคาไล” มีความเป็นไปได้มากมายสำหรับการระบายความร้อนและการดักจับ ในขณะเดียวกันก็สร้างระบบ qubit ที่แข็งแกร่งต่อการรบกวนจากภายนอกได้ คิวบิตที่ใช้ Yb จะช่วยให้การทำงานของเกทมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพของตัวประมวลผลข้อมูลควอนตัม
การตั้งค่าอาร์เรย์แหนบออปติคัลหลักเกณฑ์ที่สำคัญสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีความเที่ยงตรงสูงคือต้องมีการควบคุมมากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ในการตั้งค่าการลงทะเบียนควอนตัม ในเทคนิคที่ทีม JILA เรียกว่า “การโหลดแบบกำหนดระยะใกล้” ก๊าซของอะตอมจะถูกทำให้เย็นลงก่อนและเตรียม
ในกับดักแมกนีโตออปติก จากนั้นก๊าซจะถูกบีบอัดเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของอะตอมก่อนที่อะตอมจะถูกโหลดเข้าไปในศักย์แสงที่เกิดจากอุปกรณ์อาร์เรย์ขนาด 10 × 10 ที่เรียกว่าแหนบออปติคอล ความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นทำให้มั่นใจได้ว่าแหนบ 100 แห่งแต่ละแห่งมีอะตอมอย่างน้อยหนึ่งอะตอม
อะตอม
ที่ติดอยู่จะถูกวางไว้ในสนามแม่เหล็ก ซึ่งแบ่งพวกมันออกเป็นกลุ่มที่แยกจากกันซึ่งกำหนดโดยสถานะแม่เหล็กของพวกมัน สิ่งนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถใช้ลำแสงเลเซอร์เพิ่มเติมเพื่อ “กำจัด” อะตอมส่วนเกินออกจากตำแหน่งแหนบที่บรรทุกมากเกินไป เพื่อแยกอะตอมเดี่ยวออกจากกันในแต่ละตำแหน่ง
ลำดับนี้โหลดอะตอมเดียวในมากกว่า 90% ของอาร์เรย์ และจากข้อมูลนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่ทำงานเกี่ยวกับการทดลองของ JILA การรวมเข้ากับโปรโตคอลการจัดเรียงใหม่แบบปากคีบที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดีน่าจะทำให้สามารถปรับขนาดจำนวนคิวบิตได้ การดำเนินการเกตแบบควิบิต
เมื่อพวกเขาเตรียมควิบิตในสถานะย่อยแม่เหล็ก -½ ของ Yb-171 สมาชิกของทั้งสองทีมสามารถสาธิตการทำงานแบบควิบิตเดียวได้ โดยเริ่มต้นคิวบิตไปที่สถานะ ½ ด้วยค่าความเที่ยงตรง (การวัดการควบคุมการดำเนินการ) ที่ 99.95% . เนื่องจากลำดับนี้ใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานแม่เหล็ก
ของระดับพลังงาน Yb ธอมป์สันจึงคิดว่าเวลาเชื่อมโยงกันสูงสุดของการดำเนินการ นั่นคือ อายุการใช้งาน qubit ที่ 3.7 วินาทีสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกโดยการทำให้สนามแม่เหล็กที่ใช้ในการติดตั้งมีเสถียรภาพ นอกจากนี้ กลไกการดักจับยังขึ้นอยู่กับสถานะโพลาไรเซชันของช่องแสง ดังนั้น การปรับให้เหมาะสม
ยิ่งขึ้นอาจทำให้การดักจับมีประสิทธิภาพมากขึ้น ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ทั้งสองทีมต้องเอาชนะคือการตัดสินสถานะสุดท้ายของคิวบิต วิธีทั่วไปในการทำเช่นนี้คือการถ่ายภาพด้วยแสงฟลูออเรสเซนซ์ โดยพื้นฐานแล้ว การฉายแสงบนอะตอมเพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับพลังงานของอะตอม
จากนั้นวัดแสงที่เปล่งออกมาเพื่อตอบสนอง อย่างไรก็ตาม การเลือกความยาวคลื่นที่เหมาะสมสำหรับลำแสงสร้างภาพนั้นค่อนข้างยุ่งยาก ในขณะที่ทีม JILA ใช้การเปลี่ยนแปลงในวงกว้างที่ 399 นาโนเมตร ทีมงาน ตัดสินใจใช้ความยาวคลื่นที่เรียกว่า “มายากล” ซึ่งจะทำให้สถานะ qubit ไม่เปลี่ยนแปลง
ในระหว่างการถ่ายภาพ และลดการสูญเสียของอะตอม แต่เนื่องจากระดับพลังงานของไอโซโทป Yb-171 ยังไม่ได้รับการแมปโดยละเอียด ทีมงาน จึงต้องค้นหาความยาวคลื่นมหัศจรรย์นี้ก่อน“สเปกโทรสโกปีนั้นใช้เวลาหนึ่งหรือสองเดือนเพราะเรารวบรวมเลเซอร์แบบสุ่มที่มีพลังงานต่ำซึ่งบางครั้ง
สามารถ
สร้างแหนบได้เพียงหนึ่งหรือสองตัว แต่ก็จำเป็นเนื่องจากไม่มีการคาดการณ์ทางทฤษฎีที่แม่นยำ” ทอมป์สันกล่าว รัฐ สองควิบิตพัวพัน จากข้อมูลของทอมป์สัน การทดลองเหล่านี้เป็น “เพียงจุดเริ่มต้นของการค้นหาสิ่งที่เราสามารถทำได้ด้วยคิวบิตใน Yb-171” ช่องทางหนึ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษ
คือการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ปรับขนาดได้โดยอาศัยสิ่งกีดขวางที่ไกล่เกลี่ยโดยรัฐ ที่ตื่นเต้นอย่างมาก ทีมพรินซ์ตันได้แสดงให้เห็นถึงสภาพที่ยุ่งเหยิงเช่นนี้ เป็นครั้งแรก การใช้ลำดับของพัลส์แสง สถานะพัวพันที่สอดคล้องกัน หรือสถานะเบลล์ ถูกสร้างขึ้นด้วยความเที่ยงตรงประมาณ 85%
และการโต้ตอบที่ไม่ต้องการในระบบที่ยุ่งเหยิงหลายควิบิต การโต้ตอบดังกล่าวจะลดความเที่ยงตรงของการทำงานของคิวบิต ดังที่ได้แสดงให้เห็นกับไอออนที่ติดอยู่และคิวบิตตัวนำยิ่งยวด จากข้อมูลของทอมป์สัน อะตอมที่เป็นกลางกำลังมีช่วงเวลาหนึ่งอย่างแน่นอน ทั้งสองทีมกำลังทำงานเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาด
การซ่อมแซมรังสีผลกระทบของความเสียหายจากรังสีรวมถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันธรณีประตู ไดรฟ์และกระแสไฟรั่ว และท้ายที่สุดจะนำไปสู่ความล้มเหลวของอุปกรณ์โดยสิ้นเชิง ความเสียหายเป็นผลมาจากประจุที่ติดอยู่และเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้น ซึ่งขนาดอุปกรณ์ระดับนาโนอาจทำให้รุนแรงขึ้นได้
ควอนตัมเพื่อให้ได้ความเที่ยงตรงของเกทสองควิบิตที่ดีขึ้นโดยใช้ช่วงการเปลี่ยนภาพอื่นๆ
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
