Een team van onderzoekers van het California Institute of Technology heeft ontdekt dat arrays van strontium Rydberg-atomen veelbelovend zijn voor gebruik in een kwantumcomputer. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuurfysica , de onderzoekers beschrijven hun studie van in kwantum verstrengelde Rydberg-atomen in aardalkali, gerangschikt in arrays en wat ze over hen hebben geleerd. In hetzelfde nummer, Wenhui Li, met de Nationale Universiteit van Singapore, heeft een News &Views-artikel gepubliceerd waarin de stand van zaken op het gebied van quantum computing-onderzoek wordt onderzocht, en schetst het werk van het team van CIT.

Quantumcomputers die echt computerwerk kunnen uitvoeren, zijn nog steeds niet gerealiseerd, maar het werk gaat door omdat wetenschappers er zeker van zijn dat het doel zal worden bereikt. En zoals Li opmerkt, de meeste demo-kwantumcomputers in een vroeg stadium zijn gebaseerd op supergeleidende qubits of opgesloten ionenplatforms, hoewel andere systemen worden bestudeerd, ook. Eén zo'n systeem is gebaseerd op neutrale atomen waarin de ladingen van de protonen en elektronen in evenwicht zijn. In deze nieuwe poging de onderzoekers keken naar een soort neutraal atoomsysteem op basis van Rydberg-atomen (opgewonden atomen met een of meer elektronen die ook een hoog kwantumgetal hebben). Om dergelijke atomen in een kwantumcomputer te gebruiken, ze moeten, natuurlijk, verstrikt raken - en dat moeten er veel zijn, algemeen gerangschikt in een array.

In hun werk, het team van CIT ontwikkelde een manier om verstrengeling van Rydberg-atomen in arrays aan te tonen - en als onderdeel van het systeem, ze waren in staat om Rydberg-qubits met ongekende getrouwheid te detecteren en te controleren. Om deze prestatie te bereiken, ze begonnen met het realiseren van fotonkoppeling tussen verschillende niveaus van Rydberg-grondtoestandqubits, waardoor verstrooiing wordt voorkomen. Hierdoor konden ook de Rydberg-staten efficiënt worden opgespoord, de detectiebetrouwbaarheid aanzienlijk verbeteren. De onderzoekers toonden ook twee-qubit-verstrengeling aan met behulp van pincetpotentialen, ook met hoge betrouwbaarheid.

Het resultaat toonde aan dat getrouwheden hoger dan 0,99 konden worden bereikt met platforms met één en twee qubits van gerangschikte strontium Rydberg-atomen, die, het team merkt op, ligt dicht bij dat wat wordt bereikt met supergeleidende qubits of ingesloten ionen. Het laat ook zien dat het bestuderen van kwantumcomputers op basis van neutrale atomen een haalbare onderzoeksoptie is in de zoektocht naar een echte kwantumcomputeroplossing.

© 2020 Wetenschap X Netwerk