Krok przybliżający nas do komputerów kwantowych
Komputery kwantowe, w których do przetwarzania danych wykorzystywane są zjawiska mechaniki kwantowej, mogą umożliwić dokonanie ogromnego postępu w kwestii mocy i prędkości obliczeniowej, jednak ta dziedzina jest jeszcze w powijakach. Jednym z najbardziej obiecujących kandydatów do opracowania komputera kwantowego jest zastosowanie uwięzionych jonów, tj. naładowanych cząstek atomowych, które można zamknąć i zawiesić w wolnej przestrzeni za pomocą pola elektromagnetycznego. Kubity — czy też jednostki informacji kwantowej — są przechowywane w poszczególnych jonach w stabilnych stanach elektronicznych, a informacje kwantowe można przetwarzać i przesyłać za pośrednictwem zbiorowego, skwantyfikowanego ruchu jonów w pułapce. Celem finansowanego ze środków UE projektu QOSC2007 było opracowanie nowatorskich podejść do sprzęgania uwięzionych jonów i przesyłania pomiędzy nimi informacji kwantowych. W ramach projektu pracowano nad stworzeniem stałej szyny kwantowej dla uwięzionych jonów, która byłaby w stanie sprzęgać stany ruchowe odległych od siebie uwięzionych jonów. To podejście ma ogromne znaczenie technologiczne i zasadniczo oznacza możliwość rozszerzenia zakresu zastosowań pułapki jonowej w obliczeniach kwantowych. Obecna technologia miniaturyzacji pułapki jonowej jest ograniczona przez dwa główne czynniki: zbyt intensywny szum pola elektrycznego, którego źródłem są elektrody pułapki oraz ładowanie elektrostatyczne pułapek. Jednym ze sposobów zmniejszenia szumu elektronicznego jest obsługiwanie pułapki w temperaturach kriogenicznych. W celu zajęcia się tymi dwoma wyzwaniami w projekcie QOSC2007 użyto pojedynczego uwięzionego jonu — zarówno jako wyjątkowo czułego sensora szumu, jak i jako ruchomego sensora pola elektrostatycznego. Zespół projektu ustalił możliwą zależność pomiędzy szumem pola elektrycznego oraz skażeniem powierzchniowym elektrod pułapki, co zwiększa możliwość zastosowania czyszczenia powierzchni i narzędzi do charakteryzacji, stanowiących połączenie standardowego przybornika fizyka atomowego oraz specjalisty ds. chemii powierzchni w celu rozwiązania problemu. Badacze biorący udział w projekcie QOSC2007 opracowali również proces wytwarzania pułapek jonowych, który pozwala zmniejszyć rozmiary pułapek jonowych, zwiększając tym samym ich szybkość oraz umożliwiając ich konstruowanie w tzw. pomieszczeniach czystych.
