Les ions Rydberg piégés pourraient être la prochaine étape vers la mise à l'échelle des ordinateurs quantiques à des tailles où ils peuvent être pratiquement utilisables, une nouvelle étude en La nature spectacles.

Différents systèmes physiques peuvent être utilisés pour fabriquer un ordinateur quantique. Les ions piégés qui forment un cristal dominent le domaine de la recherche depuis des années, mais lorsque le système est mis à l'échelle jusqu'à de gros cristaux ioniques, cette méthode devient très lente. Les opérations arithmétiques complexes ne peuvent pas être effectuées assez rapidement avant que les informations quantiques stockées ne se désintègrent.

Un groupe de recherche de l'Université de Stockholm a peut-être résolu ce problème en utilisant des ions Rydberg géants, 100 millions de fois plus gros que les atomes ou les ions normaux. Ces énormes ions sont hautement interactifs et, donc, peut échanger des informations quantiques en moins d'une microseconde.

« Dans un sens, Les ions Rydberg forment de petites antennes pour échanger des informations quantiques et permettent ainsi de réaliser des portes quantiques particulièrement rapides, qui sont les « blocs de construction de base » d'un ordinateur quantique, " explique Markus Hennrich, Département de physique, Université de Stockholm, et chef de groupe de l'équipe de l'Université de Stockholm. "L'interaction entre les ions Rydberg n'est pas basée sur des vibrations cristallines, comme avec les ions piégés sous forme cristalline, mais sur l'échange de photons. L'interaction rapide entre les ions Rydberg peut être utilisée pour créer un enchevêtrement quantique."

"Nous avons utilisé cette interaction pour effectuer une opération de calcul quantique (une porte d'intrication) qui est environ 100 fois plus rapide que ce qui est typique dans les systèmes à ions piégés, " explique Chi Zhang, chercheur au Département de physique, Université de Stockholm.

Les calculs théoriques soutenant l'expérience ont été menés par Igor Lesanovsky et Weibin Li à l'Université de Nottingham, Royaume-Uni et Université de Tübingen, Allemagne.

"Nos travaux théoriques ont confirmé qu'il n'y a effectivement pas de ralentissement attendu une fois que les cristaux d'ions deviennent plus gros, mettant en avant la perspective d'un ordinateur quantique évolutif, " dit Igor Lesanovsky de l'Université de Tübingen.

Les ordinateurs quantiques sont considérés comme l'une des technologies clés du 21e siècle. Alors que les ordinateurs conventionnels fonctionnent selon les lois de la physique classique, les ordinateurs quantiques fonctionnent selon les règles de la mécanique quantique. La capacité des quanta intriqués à échanger des informations sans délai les rend très rapides et puissants. À l'avenir, les ordinateurs quantiques pourraient être utilisés partout où des calculs complexes doivent être résolus, par exemple dans la conception de nouveaux médicaments ou dans l'intelligence artificielle.