Технология субдоплеровского охлаждения для повышения эффективности квантовых регистров на основе одиночных нейтральных атомов в оптических микроловушках | Статья в журнале «Молодой ученый»

Представляем проект победителя конкурса УМНИК в рамках национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации».

Технология субдоплеровского охлаждения для повышения эффективности квантовых регистров на основе одиночных нейтральных атомов в оптических микроловушках

Автор: Шчепанович Данило (Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова)

Платформы квантовых вычислений, построенные на ультрахолодных нейтральных атомах, в настоящий момент отстают от своих основных конкурентов по точности выполнения операций, несмотря на уникальные преимущества в масштабировании и произвольной архитектуре, позволяющей связывать любые пары кубитов в квантовом регистре. Научные группы и компании приходят к пониманию, что одной из базовых задач на пути к устранению отставания является охлаждение атомных ансамблей до температур, при которых объекты почти не совершают теплового движения (занимая основное состояние с числом колебательных фононов много меньше 1).

Повышение эффективности квантового вычислителя возможно за счет использования технологий субдоплеровского охлаждения. Комбинированная методика использования различных методик охлаждения позволит поместить целый массив нейтральных атомов, выступающих в качестве кубитов, в состояние с околонулевым числом колебательных фононов (почти полностью остановить их), что улучшит контроль динамики атомов, а это в свою очередь уменьшит процент ошибки вычислений и в разы уменьшит требуемое для вычислений число физических кубитов, позволяя увеличить вычислительную мощность при заданном числе кубитов.

Для осуществления поставленной цели необходима разработка технологии первоначального охлаждения (для возможности использования следующих этапов) и повышения времени нахождения атома в оптической ловушке путем использования технологии серых ловушек. Теоретический и численный анализ по нахождению оптимального режима охлаждения с учетом экспериментальных возможностей используемой установки поможет уменьшить температуру атомов до минимально достижимой температуры. Рамановское охлаждения будет расширено от случая одиночного атома до атомного регистра. Охлаждение всего массива атомов потребует модификацию экспериментального оборудования (прежде всего использование акустооптических дефлекторов для фокусировки рамановских пучков на каждом отдельном атоме) и программного обеспечения (автоматизация охлаждения и поиск оптимального алгоритма для минимизации времени охлаждения массива).

Источник: moluch.ru

Комментарии: