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Mar 28, 2023

Il duo dinamico del Quantum Computing: la trappola ionica incontra il singolo

By National Institute of Standards and TechnologyMay 10, 2023 Researchers have

A cura del National Institute of Standards and Technology, 10 maggio 2023

I ricercatori hanno sviluppato una trappola ionica combinata e un dispositivo rilevatore di fotone singolo per migliorare i sistemi di calcolo quantistico. Il nuovo dispositivo supera il problema dei requisiti concorrenti tra la trappola ionica e il rilevatore di fotoni incorporando una barriera di alluminio nella parte inferiore del rilevatore, consentendo l'utilizzo di tensioni elevate senza interrompere le prestazioni del rilevatore. Questa innovazione del NIST è stata pubblicata su Applied Physics Letters. Credito: NIST

A combined ion trap and single-photonA photon is a particle of light. It is the basic unit of light and other electromagnetic radiation, and is responsible for the electromagnetic force, one of the four fundamental forces of nature. Photons have no mass, but they do have energy and momentum. They travel at the speed of light in a vacuum, and can have different wavelengths, which correspond to different colors of light. Photons can also have different energies, which correspond to different frequencies of light." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">photon detector device has been developed to improve quantum computingPerforming computation using quantum-mechanical phenomena such as superposition and entanglement." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> sistemi di calcolo quantistico, superando le sfide precedenti nel tracciamento di più ioni per una maggiore potenza di elaborazione. Il dispositivo è dotato di una barriera in alluminio per bilanciare le esigenze sia della trappola ionica che del rilevatore di fotoni.

Stiamo costruendo gli strumenti per intrappolare gli ioni e vederli brillare (o meno).

Il dispositivo in stile art déco mostrato qui è una trappola combinata per ioni (atomi carichi) e un rilevatore per singoli fotoni (particelle di luce). Quando si mantiene uno ione in posizione e lo si colpisce con un laser, a seconda del suo stato quantico, lo ione si illuminerà ed emetterà fotoni... oppure non farà nulla e rimarrà al buio.

Ma non seguiremo questo processo per avere una possibilità 50/50 di assistere a uno spettacolo di luci.

Le probabilità di bagliore o assenza di bagliore per gli ioni hanno un impatto significativo sul futuro dell’informatica. I computer quantistici possono assegnare valori a questi due stati quantistici, simili agli 0 e agli 1 nel sistema binario utilizzato dai nostri computer classici per funzionare.

La migliore pratica finora è stata quella di utilizzare una grande lente per microscopio costruita su misura e un ingombrante rilevatore di fotone singolo per identificare se uno ione intrappolato si illumina o meno. Ciò è sufficiente su piccola scala, ma sorgono problemi tecnici quando un sistema di calcolo quantistico deve tenere traccia di molti ioni contemporaneamente (per una maggiore potenza di elaborazione). Gli ioni possono essere fuori vista o l'immagine può risultare distorta.

Non solo i ricercatori del NIST hanno una potenziale alternativa, ma l'hanno anche resa molto più realistica.

Il nostro rilevatore combinato di trappola ionica/fotone singolo elimina la necessità di apparecchiature ingombranti e mantiene il potenziale per una visione chiara di tutti gli ioni nel sistema.

Le iterazioni precedenti hanno affrontato la sfida di personalità concorrenti. La trappola necessitava di grandi tensioni sui suoi elettrodi per mantenere gli ioni in posizione, mentre il rilevatore era molto più delicato e preferiva un ambiente senza grandi segnali elettrici.

Now, our team has crafted a version with an aluminum barrier around the bottom of the detector. The ion trap can use large voltages, and the detector can keep its peace. Get the specifics on this NIST innovation in the research paper, published in Applied Physics LettersApplied Physics Letters (APL) is a peer-reviewed scientific journal published by the American Institute of Physics. It is focused on applied physics research and covers a broad range of topics, including materials science, nanotechnology, photonics, and biophysics. APL is known for its rapid publication of high-impact research, with a maximum length of three pages for letters and four pages for articles. The journal is widely read by researchers and engineers in academia and industry, and has a reputation for publishing cutting-edge research with practical applications." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"Applied Physics Letters./p>A combined ion trap and single-photonA photon is a particle of light. It is the basic unit of light and other electromagnetic radiation, and is responsible for the electromagnetic force, one of the four fundamental forces of nature. Photons have no mass, but they do have energy and momentum. They travel at the speed of light in a vacuum, and can have different wavelengths, which correspond to different colors of light. Photons can also have different energies, which correspond to different frequencies of light." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">photon detector device has been developed to improve quantum computingPerforming computation using quantum-mechanical phenomena such as superposition and entanglement." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"quantum computing systems, overcoming previous challenges in tracking multiple ions for increased processing power. The device features an aluminum barrier to balance the needs of both the ion trap and photon detector./strong>