Ion tunggal memindai medan elektromagnetik 3D yang tersembunyi untuk meningkatkan kinerja chip kuantum
Para peneliti di ETH Zurich telah mengembangkan teknik yang menggunakan satu ion yang terperangkap untuk membuat peta tiga dimensi medan elektromagnetik yang sangat rinci di atas permukaan chip, menawarkan cara baru untuk meningkatkan perangkat keras untuk komputer kuantum dan sensor kuantum masa depan. Metode ini memungkinkan para ilmuwan mendeteksi medan listrik dan magnet yang sangat lemah yang dapat mengganggu keadaan kuantum yang rapuh. Pengukuran tersebut dapat membantu para insinyur mengidentifikasi bahan yang lebih bersih dan teknik manufaktur untuk perangkat kuantum generasi berikutnya sebelum digunakan secara lebih luas. Melacak interferensi chip Salah satu tantangan terbesar yang dihadapi komputer kuantum ion yang terperangkap adalah gangguan listrik yang dihasilkan oleh chip itu sendiri. Bahkan gangguan elektromagnetik sekecil apa pun dapat mengganggu keadaan kuantum yang melakukan penghitungan, sehingga mengurangi akurasi dan keandalan sistem. Para peneliti di ETH Zurich yakin mereka kini memiliki cara yang lebih baik untuk melacak sumber gangguan tersembunyi tersebut. Ion terperangkap berpendingin laser diposisikan untuk mengukur medan elektromagnetik liar. (ilustrasi) Kredit – Tobias Sägesser / ETH Zurich Tim membangun perangkap Penning berbasis chip yang dapat menggerakkan ion berilium tunggal secara bebas dalam tiga dimensi. Tidak seperti perangkap ion konvensional yang mengandalkan medan frekuensi radio yang berosilasi, perangkap Penning menggunakan medan listrik dan magnet statis. Desain tersebut memungkinkan peneliti untuk memposisikan ion dengan fleksibilitas yang lebih besar sekaligus membuat medan osilasi lemah lebih mudah dideteksi. Peneliti doktoral Tobias Sägesser mengatakan kelompok tersebut sebelumnya mengembangkan perangkap untuk menggerakkan ion secara bebas dalam tiga dimensi. Karya terbaru menggunakan kemampuan itu untuk memindai ruang di atas sebuah chip dan membuat peta elektromagnetik terperinci. Mengukur sinyal kecil Prosesnya dimulai dengan mendinginkan ion berilium tunggal dengan laser hingga mencapai keadaan gerak kuantum terendah. Peneliti kemudian memindahkan ion tersebut ke lokasi berbeda di atas chip dengan menyesuaikan tegangan pada elektroda perangkap. Pengaturan ini dapat memindai area berukuran 200 x 200 mikrometer pada ketinggian berkisar antara 50 hingga 450 mikrometer di atas permukaan. Setelah ion mencapai titik pengukuran, medan listrik lemah dari chip secara bertahap meningkatkan gerakannya di dalam perangkap. Pulsa laser tambahan mengungkapkan seberapa besar perubahan keadaan kuantum ion, memungkinkan peneliti menghitung kekuatan medan listrik di sekitarnya. Sägesser mengatakan tim mencapai pengukuran paling sensitif dari medan listrik yang berosilasi di dalam perangkap chip. Sistem mendeteksi sinyal berukuran hanya 10 nanovolt per meter dalam satu detik. Sebagai perbandingan, medan elektromagnetik ponsel tetap 10.000 kali lebih kuat bahkan pada jarak beberapa kilometer. Para peneliti juga mengukur medan listrik statis dengan mengamati bagaimana medan liar memindahkan ion dari posisi istirahatnya. Mereka menentukan medan magnet dengan melacak perubahan tingkat energi ion. Chip kuantum yang lebih baik Profesor Jonathan Home mengatakan para ilmuwan telah menghabiskan lebih dari 30 tahun untuk mencoba menentukan apa yang menyebabkan kebisingan medan listrik di dekat chip kuantum. Pendekatan baru ini memberikan pengukuran tiga dimensi yang tepat sehingga peneliti dapat membandingkan langsung dengan model teoritis, sehingga lebih mudah untuk mengidentifikasi sumber gangguan tertentu. Perangkap Penning juga menawarkan keuntungan lain. Para peneliti dapat memutuskan sambungannya untuk sementara dari sumber tegangan eksternal, sehingga mengurangi pengaruh luar yang sebelumnya mempersulit eksperimen. Home mengharapkan teknik ini menjadi alat yang berharga untuk menguji material yang digunakan dalam chip kuantum. Para insinyur dapat membandingkan berbagai lapisan permukaan dan metode fabrikasi untuk mengidentifikasi opsi yang menghasilkan kebisingan listrik paling sedikit, sehingga membantu meningkatkan kinerja komputer kuantum dan teknologi penginderaan kuantum di masa depan.
Diterbitkan : 2026-07-03 00:11:00
sumber : interestingengineering.com
