대형 양자 컴퓨터를 위한 광 배선

대형 양자 컴퓨터를 위한 광 배선

프레젠테이션 중에 레이저 포인터로 화면상의 특정 포인트를 찍는 것은 쉽지 않습니다. 아주 작은 손의 긴장된 떨림도 멀리서 하나의 큰 스크롤이 됩니다. 여러 개의 레이저 포인터를 사용하여 동시에 수행할 필요가 있다고 상상해보세요. 이것은 바로 물리학자가 직면한 문제입니다. 물리학자들은 개개의 갇힌 원자를 사용하여 양자 컴퓨터를 만들려고 하고 있습니다. 그들은 또한 원자를 포함한 수 마이크로미터의 영역에 해당하는 등 정확히 수 미터에 걸쳐 레이저광을 조사할 필요가 있습니다. 또한 불 필요한 진동은 양자 컴퓨터의 동작에 심각한 영향을 줍니다. 취리히, 조너선, 홈씨와 양자 전자 연구소의 동료들은 원자에 대해서 가장 섬세한 양자 조작을 실시할 수 있도록 팀 내에서 정확하게 적절한 위치에 복수의 레이저광을 조사하는 새로운 방법을 실증 했습니다. 양자 컴퓨터를 지향 하고 있습니다. 양자 컴퓨터를 만드는 것은 물리학자의 30년 이상의 야심찬 목표입니다. 전장에 갇힌 전하를 띤 원자는 양자 컴퓨터의 계산에 사용되는 양자비트나 양자비트의 이상적인 후보라는 것을 알게 되었습니다. 지금까지 십여 개의 쿠 비트를 포함한 미니컴퓨터는 이렇게 실현될 수 있었습니다. 그러나 수천 쿠 비트의 양자 컴퓨터를 구축하고 싶다면, 아마도 실제로 관련된 어플리케이션에 필요하게 되겠지만, 현재의 실정은 큰 장애물을 가져올 것 입니다 라고 홈의 연구실 포스트 독에서 최근 과학 잡지 네이처에 발표된 이 연구의 최초의 집필자인 카란 메프타씨는 말했습니다. 기본적으로 문제는 레이저로부터 진공 장치로 수 미터 이상의 레이저광을 보내 최종적으로는 냉동고 안에서 불스 아이에 맞는 방법입니다. 냉동실에서는 열의 혼란을 최소화하기 위해 이온 트랩이 0도에서 몇 도까지 냉각이 됩니다. 그리고 장애물로서의 광학적 설정을 합니다. 현재의 소규모 시스템에서는 종래의 광학기기가 소음의 큰 원인이 되고 있습니다. 따라서 스케일 업하려고 하면 관리가 매우 어려워 집니다라고 메흐타씨는 설명합니다. 쿠 비트를 추가할수록 쿠 비트를 제어하기 위해 필요한 레이저광 광학이 복잡해집니다. 이것이 우리 접근법의 시작입니다 라고 홈 대학의 박사과정 학생인 취장은 덧붙 였습니다. 이온을 포착하기 위한 전극을 포함한 칩에 작은 도파로를 끼워 넣음으로써 우리는 그 이온에 직접 빛을 보낼 수 있습니다. 이렇게 하여 클라이오 스탯 또는 장치의 다른 부분의 진동에 의한 혼란은 훨씬 줄어 듭니다. 연구자들은 이온 트랩용 금 전극과 보다 깊은 층에 레이저 광용 도파관을 모두 포함하는 칩을 제조하도록 상업 파운드에게 의뢰 했습니다. 칩의 한쪽 끝에서는 광섬유가 100나노미터 두께의 도파로에 빛을 공급하여 칩 내에 광배선을 효과적으로 형성 합니다. 이들 도파로는 칩 상의 특정 점으로 이어져 최종적으로 빛은 표면의 트랩 된 이온에 편향 됩니다. 몇 년 전 연구(MIT와 MIT 링컨연구소 연구자들과 함께)는 이 접근이 원칙적으로 먹혀 든다는 것을 증명하고 있었습니다. 현재 ETH 그룹은 양자 컴퓨터를 구축하기 위한 중요한 전제 조건인 다른 원자 간의 양자 논리 게이트를 설정하기 위해서라도 이 기술을 개발하여 개량했습니다. 고 충실도 논리 게이트를 알려 드리겠습니다. 기존의 컴퓨터 칩에서는 논리 게이트를 이용해 AND나 NOR 등의 논리연산을 실시합니다. 양자 컴퓨터를 구축하기 위해서는 쿠 비트 상에서 그러한 논리연산을 실행할 수 있는지 확인해야 합니다. 이 문제는 둘 이상의 쿠 비트에서 작동하는 논리 게이트가 특히 외란에 민감하다는 것입니다. 이는 두 이온이 동시에 서로 겹쳐져 있는 취약한 양자역학적 상태(모임을 동반한 상태라고도 함)를 만들어내기 때문입니다. 이러한 중첩에서 한쪽 이온의 측정은 다른 쪽 이온에 직접 접촉하지 않고 다른 쪽 이온에 대해 측정 결과에 영향을 줍니다. 이러한 중첩 상태의 생성이 얼마나 잘 되고 논리 게이트가 얼마나 양호한지는 소위 충실도로 나타납니다. 박사과정 학생으로 실험에 종사한 마리노우스키 씨는 이 새로운 칩에 의해 우리는 2평 방비트의 논리 게이트를 실행하고, 그것들을 사용해 종래의 최고의 실험에서 밖에 달성할 수 없었다고 하는 충실함으로 뭉친 상태를 만들어 낼 수 있었습니다. 연구자들은 이와 같이 그들의 접근법이 매우 안정적일 뿐만 아니라 확장성도 갖추고 있어 미래의 이온트랩 양자컴퓨터에 흥미롭다는 것을 보여주었습니다. 그들은 현재 한 번에 최대 10 쿠 비트를 제어하는 것을 목적으로 한 다른 칩을 사용하여 작업하고 있습니다.