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  • 从MIT和林肯实验室研究人员报告朝向实用量子计算机的一个重要步骤,与描述的原型芯片纸,可以在电场中阱的离子,并与内置在光学,直接激光朝向它们。

    从MIT和林肯实验室研究人员报告朝向实用量子计算机的一个重要步骤,与描述的原型芯片纸,可以在电场中阱的离子,并与内置在光学,直接激光朝向它们。

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向实用量子计算机

从MIT和林肯实验室研究人员报告朝向实用量子计算机的一个重要步骤,与描述的原型芯片纸,可以在电场中阱的离子,并与内置在光学,直接激光朝向它们。

内置光学可以使使用截留的离子作为量子位的芯片。


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量子计算机是可以比传统的电脑可以更迅速地执行一些计算主要假设的设备。代替经典计算的位,其可表示0或1,量子计算机由量子位,量子位或者,其可在某种意义上,同时为0和1的。

虽然有多达12个量子位的量子系统已经在实验室中得到证实,构建量子计算机的复杂足以执行有用的计算将需要小型化量子技术,多路晶体管的小型化使现代计算机。

囚禁离子可能是最广泛的研究量子技术,但他们已经在历史需要一个庞大而复杂的硬件设备。在今天的 自然纳米技术,从MIT和林肯实验室研究人员报告朝向实用量子计算机的一个重要步骤,与描述的原型芯片纸,可以在电场中阱的离子,并与内置在光学,直接激光朝向它们。

“如果你看一下传统的组件,它是在其内部具有真空桶了,里面就是这个笼子是真实俘获离子。然后有基本上被引导激光束的离子的组件外部光学器件的整个实验室,”拉杰夫RAM,电气工程的MIT教授和在纸张上的高级作者之一表示。 “我们的愿景是采取外部实验室和小型化大部分是在芯片上。”

笼中

在林肯实验室的量子信息和集成纳米系统集团已经合作开发称为表面陷阱更简单,更小的离子阱的几个研究小组之一。一个标准的离子阱看起来像一个小笼子,其条是产生电场的电极。离子在笼子的中心排队,平行于所述杆。表面陷阱,相比之下,与嵌在其表面电极的芯片。离子悬停50微米的电极上方。

笼陷阱在本质上规模有限,但表面陷阱可以,原则上可无限期延长。以目前的技术,他们仍然有在真空室中举行,但他们将允许更多的量子位进行内部挤满。

“我们认为,表面陷阱是一个关键技术,使这些系统扩展到非常大量的离子将被要求进行大规模量子计算,”杰里米圣人,谁与一起约翰chiaverini导致林肯实验室的被困离子说量子信息处理的项目。 “这些笼陷阱很好地工作,但他们真的只为也许10到20离子工作,他们基本上都是最大程度的发挥围在那里。”

进行量子计算,但是,需要精确地独立地控制每个量子位的能量状态,并且俘获离子量子位被用激光束进行控制。在表面捕集器,所述离子是仅约5微米开。击中与外部激光器的单一离子,而不影响它的邻居,是非常困难的;只有少数团体此前曾尝试过,而且他们的技术并没有进行大规模的系统实用。

越来越板载

这就是公羊的组用武之地。RAM和卡兰梅塔,澳门太阳城最新网站研究生电气工程和第一作者在新的纸,设计和建造一个套件,可以引导朝向个别离子激光光片上的光学部件。鼠尾草,chiaverini,和它们的林肯实验室同事科林bruzewicz和Robert奈尔改良后其表面陷阱以容纳集成光学而不损害其性能。同时,这两个群体的设计和执行的实验来测试新系统。

“典型地,对于表面电极陷阱,激光束被从一个光学表来并进入该系统,所以总是有关于光束振动或移动这一问题,” RAM说。 “与光子集成,你不关心光束指向稳定性,因为这一切都在同一个芯片的电极上。所以现在一切都注册互相反对,并且它的稳定。”

研究人员的新的芯片是建立在石英衬底上。在石英的顶部是氮化硅网络“波导”,哪条路线的激光穿过芯片。波导以上是玻璃层,并在其顶部有在他们小孔铌电极,以允许光通过。在电极中的孔的下方,波导打入一系列连续的脊,一个“衍射光栅”精确地向上穿过孔改造以直射光,集中到一个光束足够窄,这将针对单一离子,高于50微米该芯片的表面。

前途

与原型芯片,研究人员评估所述衍射光栅和所述离子阱的性能,但没有机构用于改变光的传递到每个离子的量。在正在进行的工作,研究人员正在调查另外的光调制器的衍射光栅,使不同的量子比特可以同时接收不同的,随时间变化的强度的光。这将使编程量子位更有效,这是在实际的量子信息系统是至关重要的,因为量子操作的系统可以执行的数量由量子位的“相干时间”的限制。

“据我所知,这是第一次认真尝试光波导在同一芯片集成为一个离子阱,这是前进了一非常显著步骤的路径上到离子阱扩大量子信息处理器[QIP]到大小排序最终将包含必要做有用QIP量子比特的数量,”大卫·卢卡斯,在牛津大学物理学教授如是说。 “困离子量子位众所周知的能够达到破纪录的相干时间和非常精确的操作上的量子位的小数字。可以说,在这需要取得进展的最重要的领域是技术,这将使该系统将被放大到更大的量子位的数字。这也正是需要被如此赫然本研究解决“。

“当然,也应认识到,这是第一个示范很重要,”卢卡斯补充道。 “但有充分理由相信,该技术可显着改善的良好前景。作为第一步,这是一个美妙的作品。”


主题: 研究, 工程学院, 计算机科学与技术, 林肯实验室, 纳米科学和纳米技术, 量子计算, 电子研究实验室, Electrical Engineering & Computer Science (eecs)

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