Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

Waardoor het lang gezochte Quantum Computers een stap dichter bij de werkelijkheid

Published on July 6, 2009 at 11:29 PM

Fysici aan het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben het overwinnen van een hindernis in quantum computer ontwikkeling, die bedacht * een haalbare manier om een enkele "beetje" in een quantum processor te manipuleren zonder de informatie die is opgeslagen in de buurlanden. De aanpak, die nieuwe gebruik van gepolariseerd licht om "effectieve" magnetische velden te creëren maakt, zou kunnen brengen van de lang gezochte computers een stap dichter bij de werkelijkheid.

Optische roosters gebruiken lasers om rubidium atomen (rood) apart voor gebruik als informatie "bits" in de neutrale stand-atoom quantum-processors - prototype apparaten die ontwerpers proberen te ontwikkelen tot volwaardige quantum computers. NIST wetenschappers zijn erin geslaagd te isoleren en te paren controle van de rubidium atomen met gepolariseerd licht, een voorschot dat de quantum computing kan brengen een stap dichter bij de werkelijkheid. Credit: NIST

Een grote uitdaging in het creëren van een werkende quantum computer is controle over de dragers van informatie te onderhouden, de "switches" in een quantum-processor, terwijl hen te isoleren van de omgeving. Deze quantum bits, of 'qubits', hebben de griezelige vermogen om te bestaan ​​in zowel "aan" en "uit" posities gelijktijdig, waardoor quantum computers het vermogen om problemen op conventionele computers vinden hardnekkig op te lossen - zoals het breken van complexe cryptografische codes.

Een manier om quantum computer ontwikkeling is gericht op een enkele geïsoleerde rubidium atoom gebruiken als qubit. Elk van deze rubidium atoom kan nemen op een van acht verschillende energieniveaus, zodat het ontwerp doel is om twee van deze energie-staten ervoor kiezen om de aan en uit posities vertegenwoordigen. Idealiter zouden deze twee staten helemaal ongevoelig voor magnetische velden die de qubit de mogelijkheid om gelijktijdig in-en uitgeschakeld worden, verpest berekeningen kan vernietigen afdwalen. Echter, het kiezen van een dergelijke "veld-ongevoelig", zegt ook maakt de qubits minder gevoelig voor magnetische velden die met opzet gebruikt om te selecteren en manipuleren. "Het is een beetje een catch-22", zegt NIST's Nathan Lundblad. "Hoe meer gevoelig voor individuele controle maak je de qubits, hoe moeilijker het wordt om ze goed te laten werken."

Voor het oplossen van het probleem van het gebruik van magnetische velden om de individuele atomen controle, terwijl het houden van strooivelden op afstand, het NIST team twee paren van energie-staten die binnen dezelfde atoom. Elk paar is het meest geschikt is voor een andere taak: Een paar wordt gebruikt als een "geheugen" qubit voor het opslaan van informatie, terwijl de tweede "werken" pair bestaat uit een qubit te worden gebruikt voor berekening. Terwijl elk paar van de staten is veld-ongevoelig, overgangen tussen het geheugen en werken staten zijn gevoelig, en vatbaar voor veld te controleren. Wanneer u een geheugenkaart qubit moet het uitvoeren van een berekening, kan een magnetisch veld maken het veranderen hoeden. En het kan dit doen zonder te storen in de buurt geheugen qubits.

Het NIST team aangetoond deze aanpak in een reeks van atomen gegroepeerd in paren, met behulp van de techniek om een ​​lid van elk paar individueel adres. Groeperen van de atomen in paren, Lundblad zegt, kan het team te vereenvoudigen het probleem van het selecteren van een qubit uit van velen om het selecteren van een van de twee - die, zoals zij tonen in hun papier, kan worden gedaan door het creëren van een effectief magnetisch veld, niet met elektrische stroom als gewoonlijk gedaan, maar met een straal van gepolariseerd licht. Het gepolariseerde licht techniek, die het NIST team ontwikkelde, kan worden uitgebreid naar specifieke qubits te selecteren uit een grote groep, waardoor het nuttig voor de aanpak van individuele qubits in een quantum-processor zonder dat die in de buurt. "Als een werkende kwantumcomputer is ooit gebouwd worden," Lundblad zegt, "deze problemen moeten worden aangepakt, en we denken dat we een goede case voor hoe dat zou gebeuren." Maar, voegt hij eraan toe, op de lange termijn uitdaging voor quantum computing blijft: het integreren van alle benodigde ingrediënten in een enkel apparaat met een groot aantal qubits.

* N. Lundblad, JM Obrecht, IB Spielman, en JV Porto. Field-gevoelige adressering en de controle van veld-ongevoelige neutraal atoom qubits. Nature Physics, 5 juli 2009.

Last Update: 4. October 2011 04:00

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit