Лазерное охлаждение ионов на чипе ускорило достижение квантового основного состояния

Учёные из Корнеллского университета разработали метод лазерного охлаждения ионов на чипе, который позволяет приблизить захваченные ионы к квантовому основному состоянию за 150 микросекунд — примерно в три раза быстрее традиционных методов.

Метод одновременно охлаждает три разных режима движения иона, тогда как раньше для каждого режима требовались отдельные операции охлаждения. В основе подхода — использование интегрированной оптической системы на микрофабрицированном чипе с ловушкой для ионов.

Исследователи направили два лазерных луча в противоположных направлениях, чтобы создать стоячую волну — узор из областей с высокой и низкой интенсивностью. Захваченный ион кальция разместили в точке с низкой интенсивностью (узле), чтобы подавить нежелательные взаимодействия света, которые могут нагревать ион.

Эксперимент продемонстрировал охлаждение ниже обычного доплеровского предела, что экспериментально подтвердило давнее теоретическое предсказание. Также была реализована технология охлаждения с помощью электромагнитно-индуцированной прозрачности (EIT).

Разработанный подход потенциально применим к более крупным системам с захваченными ионами. Интеграция оптических компонентов в устройства с ловушками ионов может сократить потребность в сложных внешних лазерных системах при масштабировании процессоров до большего числа кубитов.

Ранее по теме: Процессор Google в 40 раз сократил число ошибок в квантовых вычислениях

Источник: Interesting Engineering