আটকে থাকা আয়ন কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি কি ধরণের আয়ন ব্যবহার করে?

Question

আটকে থাকা আয়ন কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি বৃহত্তর স্কেল কোয়ান্টাম গণনা অর্জনের জন্য সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে। সাধারণ ধারণাটি হল প্রতিটি আয়নটির বৈদ্যুতিন রাজ্যে কুইটগুলি এনকোড করা এবং তারপরে বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় শক্তির মাধ্যমে আয়নগুলি নিয়ন্ত্রণ করা।

এই প্রসঙ্গে, আমি প্রায়শই দেখতে পাই যে আটকা পড়া আয়ন সিস্টেমগুলির পরীক্ষামূলক উপলব্ধিতে অপার্যাটর্নাম আয়নগুলি ব্যবহার হয় (যেমন 1803.10238 দেখুন )। এই সবসময় ক্ষেত্রে? যদি তা না হয় তবে এই জাতীয় ধরণের আটকা পড়ে থাকা আয়ন সিস্টেমগুলি তৈরি করতে অন্য কোন ধরণের আয়নগুলি ব্যবহার করা যেতে পারে? আটকা পড়া আয়ন যন্ত্রগুলি তৈরি করতে আয়নগুলি অবশ্যই সুবিধামত ব্যবহার করতে হবে এমন প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি কী?${}^{40}\!\operatorname{Ca}^+$

Answer 1

$\require{\mhchem}$

আয়ন ট্র্যাপ ভিত্তিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং বা সম্পর্কিত পরীক্ষায় ব্যবহৃত হয়েছে এমন প্রায় আয়ন প্রজাতির তালিকা রয়েছে। সাধারণ পছন্দটি হ'ল হ'ল হাইড্রোজেনের মতো এককভাবে আয়ন করা হলে, যা তাদের লেজার বর্ণালীটির জন্য সুবিধাজনক পরিণতি অর্জন করে: তারপরে একটি শক্তিশালী, সাধারণত $20$মেগাহার্জ বিস্তৃত রূপান্তরটি লেজার-অ্যাক্সেসযোগ্য বর্ণালীটির ইউভি বা নীল প্রান্তে অবস্থিত (ভ্যাকুয়াম-ইউভি নয় বরং হাইড্রোজেনের মতো হওয়ার জন্য একক আয়নীকরণের চেয়ে উচ্চতর যে আয়নগুলির প্রয়োজন হবে) তার চেয়ে বেশি। এছাড়াও, বর্ণালী তুলনামূলকভাবে সহজ থেকে যায় (যদি এটি হাইড্রোজেন-জাতীয় হয়) যার অর্থ সীমিত সংখ্যক অন্যান্য রাজ্যের রয়েছে যাঁদের পুনরায় একটি লেজার হিসাবে নিজস্ব লেজারের প্রয়োজন হতে পারে। একটি অপটিকাল মেটা-স্থিতিশীল রাষ্ট্রের পক্ষে সুবিধাজনক হতে পারে যার জন্য একটি রিম্প্পার লেজারের প্রয়োজন হয় কারণ এটি পরিমাপ এবং রাজ্যের প্রস্তুতির ক্ষেত্রে (বা, এপিকভাবে, এক কুইবিট রাষ্ট্রের প্রতিনিধিত্ব করতে) ব্যবহার করা যেতে পারে।

অবশেষে, আপনি সাধারণত (তবে সর্বদা নয়) এমন হাইপফাইন কাঠামোযুক্ত একটি আয়ন চান যা আপনাকে হাইব্যাপাইন স্টেটগুলি কেবল কয়েকটি শক্তি ব্যবধানের সাথে কুইট স্টেট হিসাবে ব্যবহার করতে দেয় । এই রাজ্যগুলি সুবিধাজনক কারণ তাদের শতাব্দীকালীন ক্ষয়ের সময় রয়েছে, অর্থাত্ তাদের স্বতঃস্ফূর্ত ক্ষয় থেকে আপনার ব্যবহারিকভাবে কোনও উদ্বেগ নেই (তবে আপনার চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলি থেকে কোনও সিদ্ধান্ত নেই, তবে সুনির্বাচিত রাজ্যগুলি অবশ্য কোনও রৈখিক এবং কেবল একটি চতুর্ভুজ নয় have নির্ভরতা)।$\mathrm{GHz}$

কম ভর আয়ন রাখাও সুবিধাজনক কারণ এটি আপনাকে উচ্চতর মটিভাল ফ্রিকোয়েন্সি সহ আয়ন ফাঁদ তৈরি করতে দেয় (আয়নটির চার্জ-থেকে-ভর অনুপাত বেশি হলে আরও দৃ strongly়ভাবে সীমাবদ্ধ থাকে)। উচ্চ সংবেদনশীল ফ্রিকোয়েন্সিগুলি আয়ন ফাঁদটির অভ্যন্তরে কম (অসাধারণ) উত্তাপ এবং দ্রুত -বিউবিট গেট গতির সম্ভাবনা বোঝায়।$2$

সর্বাধিক জনপ্রিয় আয়ন প্রজাতিগুলির মধ্যে একটি হ'ল কারণ আপনার বর্ণালি অঞ্চলে (আইআর এবং দৃশ্যমান) সমস্ত প্রয়োজনীয় লেজার রয়েছে যেখানে আপনি সেগুলি আপেক্ষিক সরলতার সাথে তৈরি করতে পারেন এবং সেখানে একটি সুবিধাজনক মেটা-স্থিতিশীল রয়েছে is প্রায় প্রস্থের রাজ্য (এবং প্রায় প্রস্থ যা অপ্রাসঙ্গিক) এবং এটির পারমাণবিক স্পিনের কারণে এটি একটি বিশেষ সাধারণ হাইপফাইন কাঠামো রয়েছে । প্রায় ভাল হিসাবে হল: আপনি একটি hyperfine গঠন করেও বাস করতে পারেন, সমানভাবে সহজ লেজার প্রয়োজনীয়তা এবং জন্য আপনার লেজার টিউন থাকাকালীন একটি অপেক্ষাকৃত কম ভর হয়েছে$\ce{^{171}Yb^+}$ 1 এন এইচ z- র 1 / 2 ক্যাচ + +$1\ \mathrm{Hz}$$1\ \mathrm{nHz}$$1/2$$\ce{Ca^+}$$\ce{^{40}Ca^+}$$\ce{^{43}Ca^+}$ পারমাণবিক স্পিনের কারণে আপনি এটি মোটামুটি জটিল হিসাবে ব্যয় করে একটি হাইফাইন কাঠামো অর্জন করেন । কিছু গোষ্ঠী যা এত হালকা হওয়ার জন্য এবং কেবল একই তরঙ্গদৈর্ঘ্যতে প্রয়োজনীয় লেজারগুলির প্রয়োজনের জন্য দুর্দান্ত, যদিও এটি একটি কঠিন ( )আরও অনেক আয়ন পরীক্ষামূলকভাবে ব্যবহার করা হয়েছে, যার মধ্যে , এবং গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যগুলির একটি ভাল চিত্র ক্রিস "আয়ন পর্যায় সারণী" এ পাওয়া যাবে ।$7/2$$\ce{^9Be^+}$সিনিয়র + এইচজি $313\ \mathrm{nm}$$\ce{Sr^+}$$\require{\mhchem}\ce{Hg^+}$