EO

Interacties waargenomen tussen Rydbergatomen en gevangen ionen

17 juli 2019 om 11:25 uur

Twee bouwstenen voor kwantumcomputers zijn zogeheten Rydbergatomen en gevangen ionen. Tot nu toe zijn deze systemen, die elk hun eigen voordelen hebben, onafhankelijk bestudeerd, maar natuurkundigen van het UvA-Institute of Physics hebben nu aangetoond dat de twee op een nuttige manier gecombineerd kunnen worden.


De resultaten zijn gepubliceerd in Physical Review Letters.

 

Atomen zijn uitstekende qubits. Elk atoom van een bepaalde soort is namelijk exact hetzelfde als alle andere en dat voorkomt productiefouten bij het bouwen van een kwantumcomputer. Pogingen om kwantum-apparaten ‘atoom voor atoom' op te bouwen, hebben zich in het verleden vooral gericht op het gebruik van ofwel kristallen van ionen, ofwel zogeheten Rydbergatomen als qubits. Rydbergatomen zijn atomen in hoog aangeslagen toestanden. Dat wil zeggen: met een elektron dat zich heel ver van de kern bevindt. Hierdoor kunnen deze atomen sterk wisselwerken met hun buren, een cruciaal ingrediënt voor het bouwen van kwantumcomputers.

 

Voordelen combineren

Zowel gevangen ionen als Rydbergatomen zijn al op verschillende manieren succesvol gebruikt om kleinschalige kwantumapparaten te maken. Elk van deze benaderingen heeft echter een aantal inherente nadelen. Zo is gebleken dat het erg moeilijk is om systemen van gevangen ionen op te schalen naar enkele honderden qubits, terwijl het Rydbergsysteem weer niet de gewenste nauwkeurigheid heeft weten te bieden voor het bouwen van een zinvolle kwantumcomputer. Dit leidt tot de vraag of de twee benaderingen wellicht op een gunstige manier gecombineerd kunnen worden in een enkel systeem, om zo de voordelen van elk systeem te kunnen gebruiken.


Natuurkundige Norman Ewald en zijn collega's zijn er nu voor het eerst in geslaagd om interacties tussen Rydbergatomen en gevangen ionen waar te nemen. Ze dompelden losse gevangen ionen onder in een ultrakoude wolk van Rydbergatomen, slechts zo'n vijftien miljoensten van een graad boven het absolute temperatuurnulpunt. De onderzoekers konden meten dat de Rydbergatomen met het ion botsten met een frequentie die meer dan duizend keer zo groot was dan bij normale atomen het geval is, wat aangeeft dat er een sterke interactie is tussen ionen en atomen die bepaald wordt door de Rydbergexcitatie van die laatste. Ze lieten bovendien zien dat de aanwezigheid van een ion het spectrum van het Rydbergatoom - dat wil zeggen: zijn mogelijke aangeslagen toestanden - verandert. In het bijzonder hebben de wetenschappers ontdekt dat de aanwezigheid van een gevangen ion een overgang tussen aangeslagen toestanden toelaat die in andere omstandigheden onmogelijk is.

 

De resultaten vormen de eerste stappen op weg naar het kunnen beheersen van de interacties tussen Rydbergqubits en ionische qubits, en daarmee naar het bouwen van een hybride kwantumsysteem uit de twee bouwstenen.

 

Gerelateerd nieuws

Tot 30% meer capaciteit voor lithium-ionbatterijen

Tot 30% meer capaciteit voor lithium-ionbatterijen

Door structurele veranderingen te bestuderen tijdens de synthese van kathodematerialen voor toekomstige high-energy lithium-ionbatterijen, hebben onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en…

Wereldrecord energiezuinige dataconversie voor IoT

Wereldrecord energiezuinige dataconversie voor IoT

Het succes van IoT, dat bestaat uit veel kleine en autonoom werkende sensoren, hangt in hoge mate af van het energieverbruik. De energie die nodig is om de fysieke signalen om te zetten in digitale data, kan nog flink…

Invulling financieringsinstrumenten PPS vastgelegd

Invulling financieringsinstrumenten PPS vastgelegd

Klimaatverandering, cybersecurity, vergrijzing: onze samenleving staat voor een aantal grote uitdagingen die vragen om meer kennis en baanbrekende innovaties. Dat biedt kansen voor wetenschappers en voor bedrijven. NWO…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe Safety Field Box van Schmersal

Eenvoudige installatie-oplossing voor complexe machines: veiligheidsveldbus met PROFINET/PROFIsafe-veldbusinterface

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

12 december 2019, Eindhoven

Toepassingen van big data in de industrie

The House of Technology organiseert een praktijkgericht en interactief congres over de concrete...

12 december 2019, Vianen

Bruggenevent

Meer agendapunten »