Ученые установили новый рекорд, запутав 219 ионов, пойманных в квантовой ловушке - «Наука и технологии»

Ученые-физики из американского Национального института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) сумели заманить в ловушку из сильных электрических и магнитных полей 219 ионов бериллия и запутать их свойства на квантовой уровне при помощи лазерного света. Некоторые другие приемы, использованные учеными, позволили считывать и управлять квантовой информацией, содержащейся в этих ионах. Все это превратило данную группу ионов в своего рода квантовый симулятор, в недрах которого можно производить квантовые вычисления, недоступные для расчетов на обычных компьютерах.

Квантовая запутанность - это "призрачное" явление, которое связывает квантовые характеристики и состояния частиц, которые может разделять сколь угодно большое расстояние. Любое воздействие, оказываемое на одну из запутанных частиц, моментально проявляется и по отношению к другим запутанным частицам. Ученым уже удавалось запутать на квантовом уровне одновременно сотни тысяч фотонов света и тысячи нейтральных атомов. Но данный случай является абсолютным рекордом по количеству одновременно запутанных ионов.

Возможность получения запутанных ионов в больших количествах имеет огромное значение для области квантовых вычислений, при помощи которых можно решать тяжелые задачи определенного рода, которые непосильны даже для самых мощных суперкомпьютеров. Каждый из ионов выступает в качестве отдельного квантового бита (кубита) и группы из 10-20 кубитов совсем недостаточно для выполнения сложных квантовых алгоритмов.

Вместо того, чтобы ловить ионы в ловушку по одному, ученые использовали инструмент, который называется ловушка Пеннинга. Эта ловушка, изобретенная в 1959 году, позволяет уловить и удерживать большое количество атомов или ионов, предоставляя возможности измерения квантовых характеристик каждого отдельно взятого иона. Основу ловушки Пеннинга составляет "сетка" сильных электрических и магнитных полей, под воздействием которых ионы формируют нечто вроде двухмерного кристалла.