Penumpukan hampir deterministik: Pengaturan qubit atom netral di JILA. (Keramahan: Aruku Senoo) Dua penelitian berbasis di AS tentang grup telah menciptakan prosesor data kuantum yang menggunakan ytterbium (Yb) iota yang tidak bias sebagai qubit – pertama kali spesies nuklir ini digunakan untuk alasan ini. Menangkap 100 Yb iota dalam cluster 10 × 10, para analis tampaknya melakukan operasi pintu dua-qubit yang terjerat pada mereka, membuka jalan menuju komputer kuantum berdasarkan pilihan qubit ini. Secara umum, qubit dapat berupa kerangka kuantum apa pun yang dapat mengangkut data melalui apa yang disebut register kuantum, yang menampung qubit dengan cara yang sama seperti register klasik menampung bit dalam kelompok 8, 16, 32, dan 64. mungkin, semua qubit partikel yang tidak bias didasarkan pada logam dasar yang dapat larut seperti rubidium atau cesium. Karena elektron valensi tunggalnya, kumpulan molekul ini sangat dapat dikontrol dengan menggunakan strategi maju yang dipahami dengan baik seperti pendinginan dan penangkapan laser.
Dalam tes terbaru, kelompok otonom yang digerakkan oleh Adam Kaufmann dari JILA di Colorado dan Jeff Thompson dari Princeton College di Modern Shirt menggunakan putaran atom isotop Yb, Yb-171, sebagai pilihan qubit mereka. Struktur bagian dalam yang kaya dari logam “alkali tanah” Yb menawarkan berbagai hasil yang mungkin untuk pendinginan dan penangkapan sementara juga memungkinkan untuk membuat kerangka qubit yang kuat untuk gangguan luar. Qubit berbasis Yb dengan cara ini memungkinkan operasi pintu yang lebih produktif, meningkatkan eksekusi prosesor data kuantum.
Dalam tes terbaru, kelompok otonom yang digerakkan oleh Adam Kaufmann dari JILA di Colorado dan Jeff Thompson dari Princeton College di Present day Shirt menggunakan putaran particle isotop Yb, Yb-171, sebagai pilihan qubit mereka. Struktur bagian dalam yang kaya dari logam “soluble base tanah” Yb menawarkan berbagai hasil yang mungkin untuk pendinginan dan penangkapan sementara juga memungkinkan untuk membuat kerangka qubit yang kuat untuk gangguan luar. Qubit berbasis Yb dengan cara ini memungkinkan operasi pintu yang lebih produktif, meningkatkan eksekusi prosesor information kuantum.
Molekul-molekul yang ditangkap kemudian dimasukkan ke dalam medan yang menarik, yang membaginya menjadi kelompok-kelompok yang terpisah secara spasial yang ditentukan oleh substrat-substat atraktifnya. Hal ini memungkinkan para analis untuk menggunakan bilah laser tambahan untuk “mengusir” partikel yang melimpah dari tujuan pinset yang terlalu membebani untuk memisahkan sedikit pun di setiap lokasi. Susunan ini menumpuk satu partikel di lebih dari 90% cluster, dan menyetujui Aruku Senoo, seorang mahasiswa PhD yang mengerjakan tes JILA, menggabungkannya dengan konvensi peningkatan pinset yang dikembangkan dengan baik harus membuatnya mungkin untuk menskalakan angka qubit.
Operasi entri qubit tunggal Setelah mereka mengatur qubit mereka dalam -½ substatus yang menarik dari Yb-171, individu dari kedua kelompok dapat menggambarkan operasi qubit tunggal, menginisialisasi qubit ke keadaan dengan konstanta (tingkat operasi kontrol) sebesar 99,95%. Karena pengaturan ini menyalahgunakan substruktur yang menarik dari tingkat vitalitas Yb, Thompson menganggap waktu koherensi maksimum operasi – yaitu, masa pakai qubit – dari 3,7 detik dapat ditingkatkan dengan menstabilkan medan atraktif yang digunakan dalam pengaturan. Selain itu, komponen penangkapan tergantung pada keadaan polarisasi area cahaya, sehingga mengoptimalkan dorongan ini dapat membuat penangkapan lebih mahir.
Tantangan terbesar yang harus diatasi kedua kelompok adalah memutuskan status akhir qubit. Cara yang umum dilakukan biasanya dengan pencitraan fluoresensi – pada dasarnya, cahaya berkilau pada atom untuk memberi energi pada pergerakan antara tingkat vitalitas nuklir dan kemudian mengukur cahaya yang mereka pancarkan sebagai reaksi. Namun, memilih panjang gelombang yang tepat untuk batang pencitraan terbukti berbahaya. Sementara kelompok JILA menggunakan pergerakan lebar pada 399 nm, kelompok Princeton memilih untuk menggunakan apa yang disebut panjang gelombang “ajaib” yang akan menghilangkan keadaan qubit yang tidak berubah di tengah pencitraan dan mengurangi kemalangan sedikit pun. Tapi karena tingkat vitalitas isotop Yb-171 belum dipetakan secara rinci, kelompok Princeton harus menemukan panjang gelombang pesona ini.
“Spektroskopi itu memakan waktu satu atau dua bulan sejak kami merakit laser acak dengan kontrol moo yang tampak sesekali seperti membuat satu atau dua pinset, tetapi itu penting karena tidak ada prediksi hipotetis yang tepat,” kata Thompson.
Dua-qubit yang dijerat Rydberg menyatakan Menurut Thompson, tes ini “hanya permulaan untuk mengetahui apa yang akan kita lakukan dengan qubit di Yb-171”. Salah satu jalan khusus yang menarik adalah menciptakan komputer kuantum serbaguna berdasarkan jerat yang diintervensi oleh negara bagian Rydberg yang sangat bersemangat. Tim Princeton mendemonstrasikan keadaan terjerat seperti itu di Yb-171 untuk pertama kalinya. Dengan menggunakan susunan ketukan ringan, status terjerat yang membandingkan, atau status Chime, diproduksi dengan kesetiaan sekitar 85%.
Terlepas dari kenyataan bahwa keteguhan pintu dua-qubit yang diilustrasikan dalam kedua pengujian berada di bawah yang diilustrasikan oleh tahap qubit partikel atau superkonduktor yang begitu jauh, Senoo mengatakan bahwa kerangka kerja qubit berbasis Yb memiliki cara yang menjanjikan untuk membangun cluster 1000-qubit, sementara meningkatkan jumlah qubit ion-terperangkap atau superkonduktor memang ke level 100-qubit tidak terlalu jelas. Selain itu, jebakan yang dimediasi negara bagian Rydberg memiliki keuntungan membatasi crosstalk dan intuitif yang tidak diinginkan dalam kerangka jebakan banyak-qubit. Kecerdasan seperti itu mengurangi kesetiaan operasi qubit, seperti yang telah muncul dengan partikel yang ditangkap dan qubit superkonduktor.
Setuju dengan Thompson, molekul yang tidak bias pasti memiliki waktu sebentar. Kedua kelompok bekerja menuju perbaikan kesalahan kuantum untuk mencapai jauh lebih baik;jauh lebih baik;lebih tinggi;lebih kuat;lebih baik”>pengabdian pintu dua-qubit yang jauh lebih baik dengan menggunakan gerakan lain di Yb-171. Pertanyaan mereka tentang didistribusikan di makalah back-to-back di Phys Rev X.
