Kvantni računar zarobljenih iona

Kvantni kompjuter zarobljenih jona je jedan od predloženih pristupa kvantnom računaru velikih razmjera. Ioni, ili nabijene atomske čestice, mogu se ograničiti i suspendirati u slobodnom prostoru pomoću elektromagnetnih polja. Kubiti su pohranjeni u stabilnim elektronskim stanjima svakog iona, a kvantne informacije mogu se prenijeti kroz kolektivno kvantizirano kretanje iona u zajedničkoj zamci (interreagirajući kroz Kulonovu silu). Laseri se primjenjuju da induciraju spajanje između stanja kubita (za operacije s jednim kubitom) ili spajanje između unutrašnjih stanja kubita i vanjskih kretnih stanja (za zapletanje između kubita).^[1]

Čip ionska zamka za kvantno računanje od 2011. na NIST-u.

Fundamentalne operacije kvantnog kompjutera su eksperimentalno demonstrirane sa trenutno najvećom preciznošću u sistemima zarobljenih iona. Obećavajuće šeme u razvoju za skaliranje sistema na proizvoljno veliki broj kubita uključuju transport jona na prostorno različite lokacije u nizu ionskih zamki, izgradnju velikih zapletenih stanja putem fotonski povezanih mreža udaljeno zapletenih lanaca jona i kombinacije ove dvije ideje. Ovo čini kvantni kompjuterski sistem zarobljenih jona jednom od najperspektivnijih arhitektura za skalabilni, univerzalni kvantni računar. Od aprila 2018., najveći broj čestica koje treba kontrolno uplesti je 20 zarobljenih iona.^[2][3][4]

Prvu implementacionu shemu za kontrolisano NOT kvantnu kapiju predložili su Ignacio Cirac i Peter Zoller 1995.^[5] posebno za sistem zarobljenih iona. Iste godine, ključni korak u kontrolisanoj-NOT kapiji eksperimentalno je realizovan u NIST Ion Storage Group, a istraživanja u kvantnom računarstvu su počela da se razvijaju širom sveta. 

Pojednostavljeni model ^[6]

Istraživači sa Univerziteta u Insbruku su 2021. godine predstavili demonstrator kvantnog računarstva koji se uklapa u dva 19-inčna stalka za servere, prvi kompaktni kvantni računar sa zarobljenim ionima koji ispunjava standarde kvaliteta na svetu.^[7][6]

Reference

1. 1974–, Nielsen, Michael A. (2010). Quantum computation and quantum information. Chuang, Isaac L., 1968– (10th anniversary izd.). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9781107002173. OCLC 665137861.CS1 održavanje: numerička imena: authors list (link)
2. Friis, Nicolai; Marty, Oliver; Maier, Christine; Hempel, Cornelius; Holzäpfel, Milan; Jurcevic, Petar; Plenio, Martin B.; Huber, Marcus; Roos, Christian (10. 4. 2018). "Observation of Entangled States of a Fully Controlled 20-Qubit System". Physical Review X. 8 (2): 021012. arXiv:1711.11092. Bibcode:2018PhRvX...8b1012F. doi:10.1103/PhysRevX.8.021012.
3. Monz, Thomas; Schindler, Philipp; Barreiro, Julio (31. 3. 2011), "14-Qubit Entanglement: Creation and Coherence", Physical Review Letters, str. 130506, PMC 2011PhRvL.106m0506M Provjerite vrijednost parametra |pmc= (pomoć) Parametar |url= nedostaje ili je prazan (pomoć)
4. Paul, Wolfgang (1. 7. 1990). "Electromagnetic traps for charged and neutral particles". Reviews of Modern Physics. 62 (3): 531–540. Bibcode:1990RvMP...62..531P. doi:10.1103/revmodphys.62.531. ISSN 0034-6861.
5. Cirac, J. I.; Zoller, P. (15. 5. 1995). "Quantum Computations with Cold Trapped Ions". Physical Review Letters. 74 (20): 4091–4094. Bibcode:1995PhRvL..74.4091C. doi:10.1103/physrevlett.74.4091. ISSN 0031-9007. PMID 10058410.
6. Pogorelov, I.; Feldker, T.; Marciniak, Ch. D.; Postler, L.; Jacob, G.; Krieglsteiner, O.; Podlesnic, V.; Meth, M.; Negnevitsky, V. (17. 6. 2021). "Compact Ion-Trap Quantum Computing Demonstrator". PRX Quantum. 2 (2): 020343. arXiv:2101.11390. Bibcode:2021PRXQ....2b0343P. doi:10.1103/PRXQuantum.2.020343. Arhivirano s originala, 11. 7. 2021. Pristupljeno 11. 7. 2021.
7. "Quantum computer is smallest ever, claim physicists". Physics World. 7. 7. 2021. Arhivirano s originala, 11. 7. 2021. Pristupljeno 11. 7. 2021.