Матриця іонних пасток для кубітів - черговий крок до доступних квантових обчислень

Цим пристроєм стала монолітна тривимірна матриця іонних пасток, що може бути легко розширена для забезпечення роботи відразу з кількома десятками та сотнями квантових бітів (кубітів) на основі іонів.

Іонна пастка - це комбінація електричних і магнітних полів, яка дозволяє захопити іони певної речовини у вакуумі, зафіксувати їх у визначеному положенні і маніпулювати їхнім квантовим станом. Більшість таких пасток, які вже використовуються у дослідженнях квантової механіки та квантових обчислень, являють собою досить складні установки, які можуть працювати лише у лабораторних умовах. Дослідники з NPL продемонстрували можливість створення іонних пасток прямо на кристалі напівпровідникового чипа, які здатні маніпулювати окремими атомами речовини на нанорівні.

На даний час дослідники створили дослідний зразок матриці іонних пасток, яка може утримати у своїх пастках 14 іонів. При цьому, забезпечується повне керування квантовим станом кожного з іонів і впевнене зчитування квантової інформації, що зберігається та обробляється в іонних кубітах.

Незважаючи на досить складну геометрію чипа матриці, процес виготовлення таких чипів використовує звичайнісінькі технології виготовлення напівпровідникових приладів. Крім цього, за необхідності, розміри матриці можуть бути легко збільшені, що дозволить створювати квантові обчислювальні системи на квантових процесорах практично будь-якого масштабу. Але, крім області квантових обчислень, такі чипи-пастки знайдуть широке застосування й у ряді інших областей, у пристроях навігації, в атомних годинниках і у високоточних системах, здатних вимірювати різні фізичні величини.