دسترسی دقیق به کیوبیتها در یک شبکه سه بعدی
از موانع پیش رو در محاسبه کوانتومی، تغییر بیتهای اطلاعاتی کوانتومی بدون خراب کردن کیوبیتهای مجاور است. یک آزمایش جدید چنین نوعی از «قابلیت دسترسی» کیوبیتهای اتمی در شبکهای سه بعدی به وسیلهی پرتوهای لیزر را نشان میدهد. پژوهشگران با استفاده از ترکیبی از لیزر و پالسهای میکروویو عملیات دلخواهی را روی اتمهای جداگانه در یک شبکه انجام دادند در حالی که کمترین اثر را بر روی اتمهای غیر هدف داشت.
در مقایسه با سایر کیوبیتهای کاندید، اتمهای خنثی این مزیت را دارند که میتوان آنها را به طور طبیعی در آرایههای بسیار بزرگ دو یا سه بعدی قرار داد. تحقیقات قبلی دسترسی به تک کیوبیتها در یک سیستم اتمی را نشان داده بود اما اطلاعات کوانتومی مجاوری وجود نداشت که در خطر تخریب باشد.
دیوید ویس David Weiss و همکارانش در دانشگاه ایالت پنسیلوانیا در شبکهای سه بعدی و فشرده و تک کیوبیتها دسترسی پیدا کردهاند. آنها شبکهی اپتیکی خود را با عبور سه جفت پرتوی لیزر ایجاد کردند. تداخل بین این پرتوها آرایهای 5×5×5 از اتمهای گیر افتاده به فاصلهی 5کیلومتر درست کرد. محققان شبکه را با اتمهای سزیم پر کردند و سپس یکی از اتمها را با جفت لیزر دیگری که در محل انتخابی آنها با هم برخورد داشتند هدف گرفتند. این پرتو لیزرهای «نشان کننده»، باعث جابجایی در ترازهای الکترونیکی اتم هدف میشدند. آنگاه گروه، پالسهای میکروویو را با فرکانسهای خاصی که گذارهایی را فقط در اتم (جابجاشدهی) هدف ایجاد میکرد، به سمت آن فرستاد. این پالسها نقش یک درگاه منطقی را دارند و حالت کیوبیت را بسته به عملیات مورد نظر تغییر میدهند. مولفین اثبات کردهاند که حالت کیوبیتهای غیر هدف در طی این عملیات تغییر نمیکند. ساختار سه بعدی آزمایش حاکی از آن است که این شیوه را میتوان به سیستمهای بسیار بزرگتر تعمیم داد.
تحقیق مذکور در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.
منبع:psi