Исследователи из США и Великобритании разработали способ управления кубитами в ионных ловушках без применения лазеров. Данный метод демонстрирует точность, сравнимую с лазерными подходами, и ускоряет процедуру примерно в четыре раза.
В исследовании применялась архитектура квантового компьютера, где заряженные частицы — ионы — удерживались электромагнитными полями. Кубиты, представляющие собой квантовые биты информации, формировались из стабильных электронных состояний каждого иона. Для прикладного применения квантовый компьютер должен обладать возможностью квантового запутывания нескольких кубитов в общую систему. Для этого обычно используется лазер.
Новые исследования показывают возможность обойтись без сложного и дорогостоящего инструмента, применяя магнитные поля определенной структуры для управления квантовыми состояниями кубитов.
Применение магнитных полей для управления кубитами более доступно и практично по сравнению с лазерами, но раньше этот метод уступал в надежности лазерному. Авторы исследования доказали, что их подход обеспечивает уровень достоверности не менее 68% при квантовом запутывании двух кубитов — такая же отметка ранее была достигнута с помощью лазерных методов.
Микроволновые технологии для управления лазерами сделают ионные квантовые компьютеры масштабируемыми. Новый способ позволяет одновременно квантово запутывать разные пары ионов без усложнения процесса, что открывает возможности для создания крупномасштабных квантовых процессоров такого типа. Исследователи также продемонстрировали устойчивость метода к декогеренции — потере записанной информации.
Авторы полагают, что данная технология, использующая слабое свечение через интегрированную фотонику в ловушку ионов, а также встроенные детекторы для считывания кубитов, позволит создать высокоточные и полностью интегрированные в чип квантовые компьютеры.
Более подробно об этом подходе можно узнать из статьи. опубликованной в журнале Nature.