शोधकर्ताओं ने एक ऐसी महत्वपूर्ण तकनीक का आविष्कार किया है जो वर्तमान में ज्ञात किसी भी अन्य विधि की तुलना में बेरियम से बने व्यक्तिगत क्वैबिट को अधिक मजबूती से नियंत्रित करने के लिए लेजर का उपयोग करती है। भविष्य में कार्यात्मक क्वांटम कंप्यूटरों को साकार करने की दिशा में क्वैब को विश्वसनीय रूप से नियंत्रित करना एक महत्वपूर्ण कदम है।
वाटरलू विश्वविद्यालय के क्वांटम कंप्यूटिंग संस्थान (आईक्यूसी) द्वारा विकसित नई विधि, लेजर बीम को अलग करने और उन्हें चार माइक्रोन की दूरी पर केंद्रित करने के लिए एक छोटे ग्लास वेवगाइड का उपयोग करती है, जो मानव बाल की चौड़ाई का लगभग एक-चौथाई है। समानांतर में लक्ष्य क्वबिट पर प्रत्येक लेजर बीम को केंद्रित करने की सटीकता और डिग्री पिछले शोध से बेजोड़ है।
आईक्यूसी और वाटरलू विश्वविद्यालय में भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग के प्रोफेसर डॉ. के. राजिबुल इस्लाम ने कहा: "हमारा डिज़ाइन क्रॉसस्टॉक की मात्रा - आसन्न आयनों पर पड़ने वाले प्रकाश की मात्रा - को 0.01% की छोटी सापेक्ष तीव्रता तक सीमित करता है, जो क्वांटम दुनिया में सर्वश्रेष्ठ में से एक है। व्यक्तिगत आयनों के त्वरित नियंत्रण के पिछले तरीकों के विपरीत, फाइबर-आधारित मॉड्यूलेटर एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं।"
"इसका मतलब है कि हम किसी भी आयन से उसके पड़ोसियों को प्रभावित किए बिना बात कर सकते हैं, साथ ही प्रत्येक आयन पर नियंत्रण को अधिकतम कर सकते हैं। हमारी जानकारी के अनुसार, शिक्षा और उद्योग में, यह इतनी उच्च परिशुद्धता के साथ सबसे लचीली आयन क्वबिट नियंत्रण प्रणाली है।"
बेरियम आयनों की ऊर्जा अवस्थाओं में हेरफेर करने के लिए ग्रीन लेज़र सही ऊर्जा हैं। स्रोत: वाटरलू विश्वविद्यालय
बेरियम आयन: क्वांटम कंप्यूटिंग में नया पसंदीदा
बेरियम आयनों को वैज्ञानिकों द्वारा लक्षित किया जा रहा है क्योंकि वे फंसे हुए आयन क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में तेजी से लोकप्रिय हो रहे हैं। बेरियम आयनों में सुविधाजनक ऊर्जा अवस्थाएँ होती हैं जो क्वैबिट के शून्य और पहले क्रम के रूप में काम करती हैं और अन्य परमाणु प्रकारों के विपरीत, दृश्य हरी रोशनी के साथ हेरफेर किया जा सकता है, जिसके लिए समान हेरफेर के लिए उच्च-ऊर्जा पराबैंगनी प्रकाश की आवश्यकता होती है। यह शोधकर्ताओं को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ऑप्टिकल तकनीकों का उपयोग करने की अनुमति देता है जो पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य पर उपलब्ध नहीं हैं।
शोधकर्ताओं ने एक वेवगाइड चिप बनाई जो लेजर बीम को 16 अलग-अलग ऑप्टिकल चैनलों में विभाजित करती है। फिर प्रत्येक चैनल को स्वतंत्र फाइबर-आधारित मॉड्यूलेटर की ओर निर्देशित किया जाता है जो प्रत्येक लेजर बीम की तीव्रता, आवृत्ति और चरण का स्वतंत्र रूप से लचीला नियंत्रण प्रदान करता है। फिर टेलीस्कोप जैसे ऑप्टिकल लेंस की एक श्रृंखला का उपयोग करके लेजर बीम को एक छोटी दूरी पर केंद्रित किया जाता है। शोधकर्ताओं ने सटीक कैमरा सेंसर का उपयोग करके प्रत्येक लेजर बीम को मापकर अपने फोकस और नियंत्रण की पुष्टि की।
इस्लाम के सह-प्रमुख अन्वेषक, आईक्यूसी और वॉटरलू विश्वविद्यालय में भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग में एक संकाय सदस्य डॉ. क्रिस्टल सेन्को ने कहा, यह काम परमाणु प्रणालियों का उपयोग करके बेरियम आयन क्वांटम प्रोसेसर बनाने के वाटरलू विश्वविद्यालय के प्रयास का हिस्सा है। "हम आयनों का उपयोग करते हैं क्योंकि वे समान, स्वाभाविक रूप से बने क्वबिट हैं, इसलिए हमें उन्हें बनाने की आवश्यकता नहीं है। हमारा काम उन्हें नियंत्रित करने के तरीके ढूंढना है।"
अभिनव वेवगाइड दृष्टिकोण एक सरल लेकिन सटीक नियंत्रण विधि प्रदर्शित करता है, जो क्वांटम डेटा को एन्कोड करने और संसाधित करने के लिए आयनों में हेरफेर करने के साथ-साथ क्वांटम सिमुलेशन और कंप्यूटिंग में अनुप्रयोगों के लिए आशा जगाता है।