Физики из Южной Кореи и Японии разработали новый тип оптических ловушек

09.03.2023 ТАСС 1
Квантовый компьютер. Фото: club.dns-shop.ru

Создана основа для квантовых компьютеров с переменным числом квантовых битов.

Физики из Южной Кореи и Японии разработали новый тип оптических ловушек, позволяющих многократно захватывать и высвобождать одни и те же атомы и обмениваться ими между соседними ловушками. Эта технология станет основой для квантовых компьютеров с перемещаемыми квантовыми битами, пишут исследователи в журнале Optica.

«Эта система перемещения атомов станет основой для нового подхода к проведению квантовых вычислений, в рамках которых число участвующих в них кубитов можно будет динамическим образом менять. Кроме того, ее можно использовать для того, чтобы сталкивать атомы друг с другом и проводить «одноатомные» химические реакции», — сообщил профессор Корейского института передовых технологий в Тэджоне (Южная Корея) Ан Чжэук, чьи слова приводит пресс-служба журнала в четверг.

Физики давно научились фиксировать атомы, молекулы и наночастицы в пространстве по одной из осей координат при помощи оптических ловушек. Как правило, они представляют собой наборы из нескольких зеркал и лазерных излучателей, которые заставляют удерживаемые ими объекты левитировать в одной и той же точке пространства.

Такие ловушки сейчас активно используют при разработке квантовых компьютеров на базе холодных атомов и ионов, так как они позволяют физикам манипулировать свойствами одиночных квантовых объектов без боязни их потерять. Также стабилизация положения частиц в пространстве снижает вероятность того, что их квантовое состояние разрушится в результате случайного контакта с другими объектами.

Новые оптические ловушки

Профессор Ан Чжэук и его коллеги разработали новый тип оптических ловушек и методику управления их работой, которая позволяет этим устройствам не только удерживать атомы в одном положении, но и обмениваться ими. Ученые совершили это открытие в ходе разработки квантовой вычислительной системы, для работы которой физикам необходимо было выложить своеобразный трехмерный узор из атомов, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю.

При решении этой задачи корейские и японские физики часто сталкивались с тем, что один из атомов оказывался расположен неправильно, что заставляло их заново делать всю работу. Для решения этой проблемы исследователи просчитали, как ведут себя атомы, выброшенные из оптических ловушек, и применили результаты для создания новых алгоритмов управления лазерными лучами, используемыми для захвата частиц.

Опыты показали, что новый подход позволяет не только корректировать положение атомов на небольших расстояниях, но и обмениваться ими между двумя оптическими ловушками, которые удалены друг от друга на большие дистанции. В частности, профессору Ан Чжэуку и его коллегам удалось подобным образом переместить атом рубидия, охлажденный почти до абсолютного нуля, на расстояние в 4,2 микрометра, огромную дистанцию по меркам микромира.

Текущая версия новых оптических ловушек, созданных исследователями, способна корректно осуществлять эту операцию в 94% случаев. В ближайшее время ученые планируют нарастить этот показатель до 100%, что откроет дорогу для создания квантовых компьютеров, число и конфигурацию вычислительных блоков которых можно будет гибко менять, не пересобирая полностью всю вычислительную систему.

6:07 Япония с высоты птичьего полета. Окинава - Хиросима - Кобэ - Осака - Хоккайдо (с субтитрами) 12+
7:00 Новости 12+
7:07 Тележурнал «Москва - лучший город Земли» 12+
7:35 Танцуя по свету. Малайзия. Часть 1. 12+

Получайте лучшие новости от Большой Азии

Подпишитесь на рассылку последних новостей.

Абхазия Азербайджан Армения Афганистан Бангладеш Бахрейн Бруней Бутан Восточный Тимор Вьетнам Грузия Израиль Индия Индонезия Иордания Ирак Иран Йемен Казахстан Камбоджа Катар Кипр Киргизия Китай КНДР Кувейт Лаос Ливан Малайзия Мальдивские Острова Монголия Мьянма Непал ОАЭ Оман Пакистан Палестина Республика Корея Россия Саудовская Аравия Сингапур Сирия Таджикистан Таиланд Туркменистан Турция Узбекистан Филиппины Шри-Ланка Южная Осетия Япония