ENGINEERINGNET.BE - Quantumcomputers maken gebruik van quantumbits, oftewel ‘qubits’. Atomen zijn uitstekende qubits, omdat elk atoom van een bepaalde soort exact hetzelfde is als alle andere. Dit voorkomt productiefouten bij het bouwen van een quantumcomputer.
Pogingen om quantum-apparaten ‘atoom voor atoom’ op te bouwen richten zich vooral op het gebruik van ofwel kristallen van ionen, ofwel zogeheten Rydbergatomen als qubits. 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 quantumcomputer.
Dit leidde tot de vraag of de twee benaderingen op een gunstige manier gecombineerd kunnen worden in een enkel systeem, om zo de voordelen van elk systeem te kunnen gebruiken.
Natuurkundigen van het UvA-Institute of Physics 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 beiden.
Ze lieten bovendien zien dat de aanwezigheid van een ion het spectrum van het Rydbergatoom (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 quantumsysteem uit de twee bouwstenen.
Op de figuur boven: enkele Rydbergatomen rond een gevangen ion.
