Calculul cuantic reprezintă o potențială tehnologie inovatoare care ar putea depăși cu mult limitările tehnice ale sistemelor de calcul moderne-de zi cu zi pentru anumite sarcini. Cu toate acestea, punerea laolaltă a calculatoarelor cuantice practice,-la scară largă rămâne o provocare, în special din cauza tehnicilor complexe și delicate implicate.
În unele sisteme de calcul cuantic, ionii unici (atomi încărcați, cum ar fi stronțiul) sunt prinși și expuși la câmpuri electromagnetice, inclusiv la lumina laser, pentru a produce anumite efecte, utilizate pentru efectuarea calculelor. Astfel de circuite necesită multe lungimi de undă diferite de lumină pentru a fi introduse în diferite poziții ale dispozitivului, ceea ce înseamnă că numeroase fascicule laser trebuie să fie aranjate corespunzător și livrate în zona desemnată. În aceste cazuri, limitările practice ale furnizării mai multor fascicule de lumină diferite într-un spațiu limitat devin o dificultate.
Pentru a aborda acest lucru, cercetătorii de la Universitatea din Osaka au investigat modalități unice de a furniza lumină într-un spațiu limitat. Lucrările lor au dezvăluit un circuit nanofotonic eficient-puternic, cu fibre optice atașate ghidurilor de undă pentru a furniza șase fascicule laser diferite către destinațiile lor. Concluziile au fost publicate înAPL Quantum.
„Nu au fost încă dezvoltate metode scalabile și practice de configurare a circuitelor fotonice asociate cu calculatoarele cuantice cu ioni prinși-pentru a permite livrarea luminii laser”, spune autorul Alto Osada. „Pentru a depăși această provocare, am vrut să creăm o metodă eficientă care să ia în considerare toate zonele de captare dintr-o capcană de ioni”.
Ca parte a cercetării, ghidurile de undă au trebuit să fie împărțite și rearanjate în moduri creative în interiorul circuitelor pentru a transmite diferitele fascicule laser în locațiile corecte. Design-urile au trebuit, de asemenea, să ia în considerare capacitatea de a opri și a porni independent razele laser, oferind în același timp cea mai mare eficiență energetică posibilă.
Modelele de ghid de undă rezultate iau aspectul unor tapiserii complexe,{0}}atrăgătoare, pe măsură ce fasciculele laser se încrucișează una peste alta și se deplasează prin circuite.
„Munca noastră arată că această abordare poate permite câteva sute de qubiți pe un singur cip”, subliniază Osada. Qubits se referă la unitățile de bază ale calculului cuantic, pe care se execută algoritmii cuantici pentru a rezolva problemele-lumii reale.
Cercetătorii au folosit două abordări pentru formarea tiparelor, denumite sortare cu bule și duplicare în bloc. S-a descoperit că ambele modele au avantaje, cercetătorii sugerând că alegerea între cele două ar depinde de factori precum numărul de fascicule laser necesare și pierderile de elemente fotonice. Studiul a evidențiat cu succes fezabilitatea și potențialul utilizării modelelor complexe de ghiduri de undă în circuite pentru a aduce fascicule de lumină ionilor prinși.
Această cercetare oferă implicații interesante că același concept ar putea fi aplicat nu numai calculului cuantic, ci și fabricării sistemelor optice avansate, reprezentând o descoperire tehnologică importantă cu o gamă largă de aplicații.
