Metode baru untuk komputasi kuantum

Fisikawan dari Universitas Amsterdam telah mengusulkan arsitektur baru untuk komputer kuantum yang dapat diskalakan. Dengan mengeksploitasi gerakan kolektif partikel individu, mereka mampu membangun blok bangunan baru untuk komputer kuantum yang menghadirkan lebih sedikit kesulitan teknis daripada metode canggih saat ini. Hasilnya baru-baru ini diterbitkan di Surat Verifikasi Fisik.

Para peneliti bekerja di QuSoft dan Institut Fisika dalam kelompok Rene Gerritsma dan Arghavan Safavi-Naini. Upaya yang dipimpin oleh Ph.D. Kandidat Matteo Mazzanti, menggabungkan dua bahan utama. Salah satunya adalah apa yang disebut platform ion terperangkap, salah satu kandidat paling menjanjikan untuk komputasi kuantum yang menggunakan ion – atom yang memiliki kelebihan atau kekurangan elektron dan karena itu bermuatan listrik. Yang lainnya adalah menggunakan cara cerdas untuk mengontrol ion yang dipasok pinset optik dan medan listrik yang berosilasi.

Seperti namanya, komputer kuantum ion yang terperangkap menggunakan kristal ion yang terperangkap. Ion-ion ini dapat bergerak secara individual, tetapi terutama secara keseluruhan. Ternyata kemungkinan pergerakan kolektif ion memfasilitasi interaksi antara pasangan ion individu. Proposal menyempurnakan ide ini dengan menerapkan medan listrik seragam di seluruh kristal untuk menengahi interaksi antara dua ion spesifik dalam kristal itu. Kedua ion dipilih dengan menerapkan potensi penjepit untuk mereka – lihat gambar di atas. homogenitas dari Medan listrik memastikan bahwa dua ion hanya dapat bergerak bersama dengan semua ion lain dalam kristal. Ini memperbaiki kekuatan interaksi antara dua ion yang dipilih, terlepas dari seberapa jauh jarak kedua ion tersebut.

Sebuah kuantitas komputer terdiri dari “gerbang”, komponen komputasi kecil yang menjalankan analog kuantum dari operasi seperti “dan” dan “atau” yang kita ketahui dari komputer biasa. Dalam komputer kuantum dengan ion yang terperangkap, gerbang ini bekerja pada ion dan operasinya tergantung pada interaksi antara partikel-partikel ini. Dalam pengaturan di atas, fakta bahwa interaksi ini tidak bergantung pada jarak berarti bahwa umur layanan gerbang juga tidak bergantung pada jarak tersebut. Akibatnya, skema ini secara inheren dapat diskalakan untuk komputasi kuantum dan dibandingkan dengan metode canggih lainnya komputasi kuantum Skema menimbulkan lebih sedikit tantangan teknis untuk mencapai komputer kuantum yang berfungsi dengan baik.