科技

当前位置/ 首页/ 新闻频道科技 正文

观察了里德伯原子与被捕获离子之间的相互作用

量子计算机的两个构件是所谓的里德伯原子和被捕获的离子。到目前为止,这些系统各有各自的优势,已经独立研究,但UvA物理研究所的物理学家现在已经证明两者可以以有用的方式结合起来。结果发表在本周的“物理评论快报”上。

普通计算机使用位。量子计算机以类似的方式使用量子比特,或“量子比特”。原子是极好的量子比特,因为某种类型的每个原子都与其他原子完全相同,这可以防止在构建量子计算机时出现生产错误。在过去,逐个原子地构建量子器件的尝试主要集中在使用离子晶体或所谓的里德伯原子作为量子位。里德伯原子是处于高激发态的原子 - 也就是说,电子离核非常远。这使得这些原子能够与邻居强烈地相互作用,这是构建量子计算机的关键因素。

结合好处

过去,各种研究小组已成功地使用捕获的离子和里德伯原子来制造小型量子器件。然而,这些方法中的每一种都具有许多固有的缺点。例如,已经发现很难将捕获的离子系统放大到几百量子位,而里德堡系统再次未能提供构建有意义的量子计算机所需的精度。这导致了这两种方法是否可以在单个系统中以有利的方式组合的问题,以便能够利用每个系统的优点。

来自Rene Gerritsma小组的物理学家Norman Ewald及其同事现在首次成功地观察了Rydberg原子与被捕获离子之间的相互作用。他们将被捕获的离子淹没在里德伯格原子的超冷云中,仅比绝对温度零度高出百万分之一千分之一。研究人员能够测量里德堡原子与离子碰撞的频率是正常原子的一千倍以上,这表明离子和原子之间存在强烈的相互作用,这是由雷德伯格激发的那些原子所决定的。最后一个。他们还表明,离子的存在改变了里德伯原子的光谱 - 即它可能的激发态 - 。

结果是能够控制Rydberg量子位和离子量子位之间的相互作用的第一步,从而从两个构建块构建混合量子系统。作者本周在物理评论快报的一篇文章中描述了他们的工作。