Nuovi progressi nel controllo preciso dei Qubit con Laser per l’elaborazione affidabile delle informazioni quantistiche

Un nuovo metodo rivoluzionario per il controllo dei qubit di bario è stato sviluppato dai ricercatori dell’Istituto per il Calcolo Quantistico dell’Università di Waterloo. Questa tecnica utilizza la luce laser per controllare in modo più robusto i singoli qubit di bario rispetto ad altri metodi attualmente conosciuti. Il controllo affidabile dei qubit è un passo fondamentale verso la realizzazione di computer quantistici funzionali nel futuro.

Il metodo utilizza un piccolo waveguide di vetro per separare i fasci laser e concentrarli a una distanza di quattro micron l’uno dall’altro, che corrisponde a circa quattro centesimi della larghezza di un singolo capello umano. La precisione con cui ogni fascio laser può essere controllato in parallelo sul suo qubit target è senza precedenti nelle ricerche precedenti.

Questo nuovo design limita la quantità di luce che cade sugli ioni vicini, chiamata crosstalk, all’0,01 percento, che è uno dei migliori risultati nella comunità quantistica. A differenza dei metodi precedenti, i modulatori basati su fibre non si influenzano a vicenda, permettendo di controllare ogni qubit individuale nella massima misura possibile.

Gli scienziati hanno scelto gli ioni di bario perché hanno stati energetici convenienti che possono essere utilizzati come i livelli zero e uno di un qubit, e possono essere manipolati con luce verde visibile, a differenza di altri tipi di atomi che richiedono luce ultravioletta ad alta energia. Questo permette ai ricercatori di utilizzare tecnologie ottiche commercialmente disponibili.

I ricercatori hanno creato un chip waveguide che divide un singolo fascio laser in 16 diversi canali di luce. Ogni canale viene poi indirizzato in modulatori ottici basati su fibre individuali che forniscono un controllo agile indipendente sull’intensità, la frequenza e la fase di ogni fascio laser. I fasci laser vengono poi focalizzati utilizzando una serie di lenti ottiche simili a un telescopio. I ricercatori hanno confermato la messa a fuoco e il controllo di ogni fascio laser misurandoli con sensori di telecamera precisi.

Questo metodo innovativo del waveguide dimostra un metodo di controllo semplice e preciso, mostrando promesse per la manipolazione degli ioni per codificare e processare dati quantistici e per l’implementazione nella simulazione e nel calcolo quantistico.

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