Предложена новая схема управления состоянием кубитов

 


В роли кубитов авторы решили задействовать атомы лития, а в роли посредников — атомы цезия. Наборы атомов разного типа содержатся в двух отдельных оптических решетках, образованных излучением лазера с разными длинами волн (681 нм для 6Li и 1064 нм для 133Cs). В идеале каждая ячейка первой решетки должна захватывать атом лития, а каждая сотая ячейка второй — удерживать атом цезия.

При этом одна из решеток свободно сдвигается относительно другой, а потому любой атом цезия можно переместить к любому из атомов лития. При их сближении ученые с помощью импульсов высокой частоты приводят частицы в состояние квантовой запутанности; подготовленный таким образом посредник используется для реализации квантовой запутанности исходного кубита и любого другого, удаленного на произвольное расстояние. Более того, атомы цезия могут обеспечивать считывание квантового состояния заданного кубита (информации).

По словам исследователей, их схема предлагает весьма высокий уровень надежности (авторы рассчитывают добиться 97-процентной вероятности запутывания двух отдаленных кубитов). Такой системой достаточно легко управлять: смещение решеток друг относительно друга реализуется путем изменения фазы излучения, а атомы цезия и лития демонстрируют сильно отличающиеся интенсивные линии атомных переходов (соответственно 852 и 671 нм), что позволяет свободно манипулировать ими.

«Кроме того, наша схема масштабируема, ведь для организации запутанности двух отдаленных кубитов вам не придется проводить множество последовательных операций над соседними кубитами, — отметил в интервью сайту PhysOrg один из авторов исследования Брикман Содерберг (Brickman Soderberg). — У специалистов появляется возможность напрямую обращаться к нужному кубиту и проводить необходимые операции».

Схема создания двух отдельных оптических решеток. Излучение с разными длинами волн попадает на дифракционный элемент (массив равносторонних треугольников, выполненных из кварцевого стекла), образует три пучка и, проходя через линзы, формирует оптические решетки. Взаимное расположение решеток можно регулировать с помощью модуляторов фазы. (Изображение из New Journal of Physics.)

Полную версию отчета ученых опубликовало издание New Journal of Physics.

Подготовлено по материалам PhysOrg.

Источник: Компьюлента