Array atom muncul sebagai kandidat kejutan untuk komputasi kuantum

Terobosan berikutnya yang telah lama ditunggu-tunggu dalam komputasi diharapkan datang dari apa yang disebut komputer kuantum, yang akan menggunakan fenomena kuantum untuk mengarah pada pemrosesan yang lebih cepat dan penyimpanan data yang ditingkatkan secara radikal. Sekarang, seorang lulusan fisika di Havard University telah mengumpulkan sistem yang luar biasa dan unik yang dapat mengarah pada terobosan komputasi kuantum yang telah ditunggu-tunggu.

Apa yang mungkin paling luar biasa tentang sistem yang Harry Levine dan timnya, dipimpin oleh Mikhail Lukin, telah dibangun di laboratorium bawah tanah kecilnya di Universitas adalah bahwa tidak ada chip prosesor yang terlibat. Komputer Levine ditenagai oleh 51 atom rubidium yang disimpan dalam sel kaca. Atom-atom ini dijajarkan satu file oleh laser yang dibagi menjadi 51 balok.

Atom-atom diperlambat sampai hampir tidak bergerak oleh laser lebih lanjut, sementara set laser yang lain memungkinkan pengguna untuk mendorong atom untuk berinteraksi. Dari interaksi inilah perhitungan dapat dilakukan.

Pengaturan eksperimental yang digunakan oleh Levine dan tim Harvard-nya (Levine, Keesling, Omran)

Keuntungan yang diberikan komputer kuantum adalah kemampuan sistem kuantum berada dalam superposisi keadaan. Ini berarti bahwa sedangkan ‘bit’ yang normal hanya dapat memiliki dua status-0 atau 1- a qubit yang dapat disandikan untuk satu dan nol secara bersamaan dalam superposisi status.

Jika ditingkatkan, pengaturan ini harus jauh mengungguli komputer tradisional.

Bahkan di antara komputer kuantum, pengaturan ini cukup luar biasa. Kebanyakan qubit yang telah dieksplorasi sejauh ini telah dibangun di atas silikon, kabel superkonduktor, dan struktur semikonduktor yang dikenal sebagai titik kuantum. Karya ini dibangun berdasarkan penelitian terbaru menggunakan atom netral untuk membentuk qubit.

Atom netral sebelumnya dianggap sebagai pilihan yang buruk untuk qubit karena kurangnya muatan listrik dan karenanya tidak mudah berinteraksi dengan atom lain. Fisikawan dapat mengatasi kesulitan ini dengan menggunakan semburan laser yang diatur waktunya untuk membangkitkan elektron terluar atom dan memindahkannya dari inti atom, ke dalam apa yang disebut "negara Rydberg." Ini memiliki efek meningkatkan ukuran atom secara besar-besaran.

V. Altounian (Sains)

Dalam keadaan Rydberg ini, atom berperilaku lebih seperti ion, sebuah atom dengan elektron yang dilucuti darinya yang berarti bahwa mereka lebih cenderung berinteraksi secara elektromagnetik dengan atom-atom tetangga. Interaksi memiliki efek keseluruhan mencegah atom-atom tetangga memasuki negara Rydberg sendiri.

Ini menganugerahkan keadaan terjerat pada atom, keadaan yang diperlukan untuk melakukan perhitungan kuantum. Pengukuran pada atom mana pun meruntuhkan superposisi yang dibuat oleh satu atom berada di negara Rydberg dan yang lainnya tidak.

Keuntungan yang diberikan oleh atom netral adalah bahwa mereka semua identik, mereka dapat dikemas dalam ruang yang lebih ketat daripada qubit berbasis silikon dan juga tidak perlu ditahan pada suhu super dingin seperti yang seharusnya dilakukan oleh qubit superkonduktor. Juga, karena atom-atom netral lebih kecil kemungkinannya untuk berinteraksi, artinya mereka cenderung saling mengganggu dan kehilangan informasi kuantum yang disimpan.

Dengan demikian atom netral menawarkan keuntungan skalabilitas dan kinerja keseluruhan yang lebih baik.

Karya Lukin diterbitkan dalam edisi terbaru jurnal Physical Review Letters menunjukkan kemampuan untuk memprogram gerbang logika dua-Rubinium dengan akurasi 97%. Ini berarti metode Rydberg penciptaan qubit dekat dengan kesetiaan qubit superkonduktor, yang saat ini berdiri di 99%.

Selain itu, penelitian lain yang diterbitkan sekitar waktu yang sama telah menambahkan dukungan untuk fleksibilitas qubit Rydberg.

Sebuah tim peneliti Perancis menerbitkan sebuah penelitian di Nature edisi September di mana mereka dapat menunjukkan kontrol yang luar biasa terhadap susunan 3D 72 atom netral. Mereka mampu mengemas atom secara padat dengan cara yang tidak dapat dilakukan dengan ion karena mereka mencabut satu sama lain karena muatan yang sama.

Sementara Levine yakin bahwa sistem yang ia bantu ciptakan akan menguntungkan industri telekomunikasi, yang lain kurang yakin.

"Dibandingkan dengan qubit lain, atom netral cenderung tidak tinggal diam," Varun Vaidya, fisikawan di Xanadu, sebuah perusahaan komputasi kuantum, mengatakan kepada Science. Ini berarti bahwa sistem yang menggunakan atom netral mungkin tidak cocok untuk melakukan tugas yang lebih lama karena stabilitasnya yang kurang.

Tidak ada pertanyaan bahwa masih ada banyak pertanyaan yang tersisa mengenai potensi komputasi kuantum dan bagaimana memberikan qubit terbaik. Sistem Rydberg mungkin memberikan jawaban yang diperlukan.

Komentar

Awalnya diterbitkan di sciscomedia.co.uk pada 29 September 2018.