ملخصات الأبحاث

تحكُّم شامل عالي الدقة في بتَّين كَمِّيين داخل أيونات محتجَزة دون استخدام الليزر

.R. Srinivas et al

  • Published online:

يُعَد التحكم الشامل في بِتّات كمية متعددة -أي القدرة على إحداث تشابك بين البتات الكمية، وتنفيذ عمليات عشوائية قائمة على بتات كمية مفردة– موردًا أساسيًّا في الحوسبة الكمية، والمحاكاة الكمية، وبناء الشبكات الكمية. وحتى الآن، أظهرت البتات الكمية التي تتحقق في أيونات ذرية محتجَزة أعلى دقة في عمليات التشابك الكمي ثنائية البتات الكمية، وفي الدورانات أحادية البتات الكمية. وقد ثبتت بصورة منفصلة إمكانية التحكم الشامل في بتات كمية في أيونات محتجزة باستخدام أشعة ليزرية مُركَّزة بإحكام، أو بتحريك الأيونات بالتناسُب مع نمط أشعة الليزر، لكنْ تحقق ذلك بمستويات ضعيفة من الدقة. صحيحٌ أنَّ بعض أساليب تحقيق التشابك الكمي التي لا تستخدم الليزر قد تُتيح قابلية أفضل للتوسع في استخدام هذا التشابُك، وذلك باستخدام تقنية موجات ميكروية ابتُكِرَت للاتصالات اللاسلكية، لكنّ أداءها ما زال متخلِّفًا حتى الآن عن أفضل كفاءة أفاد بها الباحثون فيما يخص الطرق القائمة على الليزر. 

وفي هذا البحث المنشور، يثبت الباحثون إمكانية الوصول إلى تحكم شامل عالي الدقة، دون استخدام الليزر، في اثنين من البتات الكمية داخل أيونين محتجزين، وذلك بإنشاء حالات قصوى من التشابك الكمي المتناظر وغير المتناظر بمستويات دقة تبلغ  و على الترتيب، (بمستوى ثقة يبلغ 68%)، بالأخذ في الاعتبار خطأ التهيئة بعد تصحيحه، إذ يعمد الباحثون إلى نظام يقوم على استخدام مزيج من تدرجات مجال مغناطيسي راديوي التردد، ومجالات مغناطيسية لموجات ميكروية، وهو نظام حصين ضد العديد من مصادر إزالة الترابط الكمي، وقابل للاستخدام مع أيٍّ من أنواع الأيونات المحتجزة تقريبًا. ويمكن لهذا النظام إجراء عمليات تشابك كَمِّي متزامنة على أزواج متعددة من الأيونات في معالج كَمِّي كبير الحجم ذي أيونات محتجزة من دون زيادة قوة إشارة التحكم، أو تعقيدها. 

يتيح الجمع بين هذه التقنية وضوء ليزر منخفض الطاقة، تُوَفِّره أجهزة تحكم في الفوتونات مُدمَجة في مصيدة وكاشفات فوتونات مدمجة بدورها في مصيدة لقراءة قياسات البتات الكمية، فرصةً لإجراء حوسبة كمية بدقة عالية وقابلية للتوسُّع، تقوم على أيونات محتجزة، ومُدمَجة كليًّا في رقاقة.