Реферат: Квантовые компьютеры на ионах в многозонных ловушках

Такая геометрия позволяет сделать транспорт ионов стабильным и позволяет создавать комплексные, сложные многозонные структуры.

Управление

Цель рассматриваемой архитектуры кроме всего прочего – минимизировать требования к управлению лазерным лучом, переключениям так сильно, как это возможно, используя контроль над потенциалами, применяемыми к ионам в многотизонной ловушке.

В данной архитектуре логические операции можно разделить на два простых шага:

А) Ионы-носители квантовой информации располагаются в определенной пространственной комбинации в ловушках, пока лазерные лучи выключены.

B) Все лазеры включаются одновременно, затем отдельные кубиты или их пары транспортируются сквозь лазерные лучи для осуществления однокубитовых вращений, двухкубитовых элементов и измерений. Наконец, лазерные лучи одновременно выключаются.

Шаги A) и B) выполняются, чередуясь, до тех пор, пока вычисления не будут закончены. (Рис. 5)

Рис. 5

Практика

За несколько прошедших лет группы исследователей продемонстрировали первые работающие схемы на ионах в мультизонных ловушках. Группа из Университета Мичигана изготовила двузонную ловушку с GaAs-ми электродами и ионами Cd. Исследователи из NIST реализовали новую схему, в которой ионы располагаются над плоской поверхностью с электродами. На таких схемах были построены модели с ионами Sr и Mg.

Типичные зонные расстояния в опытах были таковы, что удаленность от ионов до ближайшего электрода составляла 150 мкм, а среднее время выполнения операции составляло 200 мкс (для минимального нагрева). В дальнейшем следует искать схемы и материалы для реализации минимального нагрева при уменьшении пространственных размеров образцов. Опыт показал, что уменьшение размеров системы ведет к нагреву ионов от стохастического электродного шума. Пока механизм такого эффекта до конца не выявлен.

Список литературы

D.J. Wineland, D. Leibfried, J.C. Bergquist, R.B. Blakestad, Trappedatomicionsandquantuminformationprocessing, 2006

C.R. Monroe, D.J. Wineland, Quantum computing with ions, Scientific American, 2008

S. Seidelin, J. Chiaverini, R.Reichle, J.J. Bollinger, Microfabricated surface-electrodeion trap for scalable quantum information processing, 2006

D. Leibfried, E.Knill, C. Ospelkaus, D.J. Wineland, Transport quantum logic gates for trapped ions, Physical Review, A 76, 2007

D. Kielinski, C. Monroe, D.J. Wineland, Architecture for large-scale ion-trap, Nature, 2008