Pengkomputeran kuantum mewakili teknologi terobosan yang berpotensi yang jauh melebihi had teknikal sistem pengkomputeran-moden untuk beberapa tugasan. Walau bagaimanapun, menyusun komputer kuantum berskala besar-yang praktikal kekal mencabar, terutamanya kerana teknik rumit dan halus yang terlibat.
Dalam sesetengah sistem pengkomputeran kuantum, ion tunggal (atom bercas seperti strontium) terperangkap dan terdedah kepada medan elektromagnet termasuk cahaya laser untuk menghasilkan kesan tertentu, digunakan untuk melakukan pengiraan. Litar sedemikian memerlukan banyak panjang gelombang cahaya yang berbeza untuk dimasukkan ke dalam kedudukan peranti yang berbeza, bermakna banyak pancaran laser perlu disusun dengan betul dan dihantar ke kawasan yang ditetapkan. Dalam kes ini, had praktikal untuk menghantar banyak pancaran cahaya yang berbeza di sekeliling dalam ruang terhad menjadi kesukaran.
Untuk menangani perkara ini, penyelidik dari Universiti Osaka menyiasat cara unik untuk menyampaikan cahaya dalam ruang terhad. Hasil kerja mereka mendedahkan litar nanofotonik-kuasa yang cekap dengan gentian optik yang dilekatkan pada pandu gelombang untuk menghantar enam pancaran laser berbeza ke destinasi mereka. Penemuan telah diterbitkan dalamKuantum APL.
"Kaedah praktikal yang boleh berskala untuk mengkonfigurasi litar fotonik yang dikaitkan dengan-komputer kuantum ion terperangkap untuk membolehkan penghantaran cahaya laser masih belum dibangunkan," kata pengarang Alto Osada. "Untuk mengatasi cabaran ini, kami ingin mencipta kaedah yang cekap yang merangkumi semua zon perangkap dalam perangkap ion."
Sebagai sebahagian daripada penyelidikan, pandu gelombang perlu dipecah dan disusun semula dengan cara yang kreatif di dalam litar untuk menghantar pancaran laser yang berbeza ke lokasi yang betul. Reka bentuk juga perlu mengambil kira keupayaan untuk mematikan dan menghidupkan pancaran laser secara bebas, sambil memberikan kecekapan kuasa setinggi mungkin.
Corak pandu gelombang yang terhasil kelihatan seperti permaidani-yang kompleks dan menarik perhatian apabila pancaran laser bersilang antara satu sama lain dan bergerak melalui litar.
"Kerja kami menunjukkan bahawa pendekatan ini boleh membenarkan beberapa ratus qubit pada satu cip," kata Osada. Qubits merujuk kepada unit asas pengkomputeran kuantum, di mana algoritma kuantum dijalankan untuk menangani-masalah dunia sebenar.
Para penyelidik menggunakan dua pendekatan untuk membentuk corak, yang dirujuk sebagai jenis gelembung dan penduaan blok. Kedua-dua corak didapati mempunyai kelebihan, dengan para penyelidik mencadangkan bahawa pilihan antara kedua-duanya akan bergantung kepada faktor-faktor seperti bilangan pancaran laser yang diperlukan dan kehilangan unsur fotonik. Kajian itu berjaya menonjolkan kebolehlaksanaan dan potensi menggunakan corak pandu gelombang yang kompleks dalam litar untuk membawa pancaran cahaya kepada ion yang terperangkap.
Penyelidikan ini memberikan implikasi yang menarik bahawa konsep yang sama boleh digunakan bukan sahaja untuk pengkomputeran kuantum tetapi kepada fabrikasi sistem optik termaju, yang mewakili kejayaan teknologi penting dengan pelbagai aplikasi.
