Розроблено новий спосіб захоплення та утримання атомів і субатомних частинок

41 Views Comment Off

В області квантових обчислень існує одна з проблем, яка полягає в необхідності утримання “неспокійних” атомів, іонів або субатомних частинок в строго заданому місці. Це необхідно для формування численних груп пов’язаних кубітів, які спільними зусиллями можуть здійснювати обчислення і виконувати складні квантові алгоритми. Дослідники з Массачусетського технологічного інституту і Гарвардського університету розробили новий спосіб захоплення і утримання атомів і субатомних частинок за допомогою технології “оптичного пінцета”. При цьому, час утримання досить великий для того, щоб можна було визначити точне положення кожної частинки, на кожну частку був спрямований промінь лазера, який запише або зчитає інформацію з кожного кубіта окремо.

“Ми створили технологію переконфігуровуваної пастки, яка може утримувати в строго заданому положенні до 50 атомів одночасно” – розповідає Владен Вулетік (Vladan Vuletic), вчений з Дослідницької лабораторії електроніки Массачусетського технологічного інституту (MIT Research Laboratory of Electronics), – “Це дуже схоже на конструктор типу Лего, коли ви маєте можливість розміщення блоків різної форми в необхідному місці простору”.

Крім усього іншого нова оптична пастка має можливість захоплювати і утримувати атоми, нейтральні частинки, що не мають електричного заряду. Використання нейтральних атомів має цілий ряд переваг і недоліків в порівнянні з використанням заряджених частинок. Головною перевагою є те, що атоми можуть бути розташовані ближче один до одного, а головним недоліком – це те, що їх дуже важко утримати в одному місці в силу їх сприйнятливості (чутливості) навіть до найслабкіших сил.

“Вчені раніше вже успішно намагалися ловити і утримувати в пастці нейтральні атоми. Але нікому не вдавалося створити з цих атомів більш-менш впорядковану структуру” – розповідає Владен Вулетік, – “Для квантових обчислень ж окремі атоми практично не приносять користі, для цього потрібно, щоб кожен атом знаходився на своєму місці, щоб мати можливість його контролю абсолютно незалежно від інших атомів”.

Створення структури з атомів починається з променя лазерного світла, що охолоджує хмару атомів рубідію до наднизьких температур, близьких до температури абсолютного нуля. Після цього лазерний промінь перенаправляється через розчіплювач, який створює багато паралельних променів. Число цих променів і кути їх відхилення визначаються параметрами радіочастотного сигналу, що подається на спеціальний пристрій-дефлектор.

Потрапляючи в хмару охолоджених атомів, кожен з променів захоплює один атом і утримує його в точці найвищої інтенсивності. “Це нагадує процес електризації гребінця об щось вовняне і утримання маленького шматочка паперу на цьому гребінці” – розповідає Владен Вулетік, – “Точно так само чинимо з окремими атомами, які утримуються строго в заданій точці “гребінця” лазерного променя”.

Коли атоми спіймані в пастку, вони починають випромінювати світло, яке вловлюється CCD-датчиком. Отриманий моментальний знімок дозволяє визначити, якому з лазерних променів “пощастило” зловити атом. Вимикаючи на короткий час “порожні” промені і включаючи їх повторно, дослідники домагаються створення матриці з атомів, яка не має дефектів. І в експериментах вченим вдавалося домогтися подібного з 50 атомами рубідію, які утримувалися в заданому місці протягом декількох секунд.

Декілька секунд – це досить короткий час. Але кожен з нейтральних атомів тільки за одну секунду може виконати мінімум 100 тисяч квантових операцій, і за ці кілька секунд матриця з 50 або більшої кількості атомів зможе провести розрахунки дуже і дуже складного квантового алгоритму або обробити воістину величезний обсяг інформації.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404