I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e del MIT Lincoln Laboratory hanno dimostrato una nuova tecnica di raffreddamento per computer quantistici a ioni intrappolati basati su chip, ottenendo velocità ed efficienze nettamente superiori rispetto ai metodi convenzionali di raffreddamento laser. Lo riferisce Refindustry.
Il team ha implementato una tecnica di polarization-gradient cooling utilizzando un chip fotonico dotato di antenne su scala nanometrica progettate con estrema precisione. Questo approccio ha consentito di ridurre la temperatura degli ioni fino a quasi 10 volte al di sotto del limite Doppler, raggiungendo il raffreddamento in circa 100 microsecondi, un tempo diverse volte inferiore rispetto ai metodi precedenti.
Il chip fotonico emette fasci di luce strettamente focalizzati e intersecati, con diverse polarizzazioni, formando un vortice stabile in grado di ridurre le vibrazioni degli ioni. I fasci vengono generati da antenne integrate nel chip e collegate tramite guide d’onda ottiche, che assicurano un instradamento preciso della luce e la stabilità del pattern ottico.
La nuova tecnica affronta una delle principali sfide nella scalabilità dei computer quantistici a ioni intrappolati. I sistemi tradizionali si basano su ottiche esterne ingombranti per manipolare un numero limitato di ioni, limitando la possibilità di espansione. Al contrario, i sistemi basati su fotonica integrata permettono architetture compatte con migliaia di siti su un singolo chip.
“Questo lavoro apre la strada a una varietà di operazioni avanzate sugli ioni intrappolati che in precedenza non erano realizzabili, anche oltre un raffreddamento efficiente degli ioni”, ha dichiarato Jelena Notaros, autrice senior e professoressa associata di Ingegneria Elettrica e Informatica al MIT, come riportato da Refindustry.
I risultati sono stati pubblicati sulle riviste ‘Light: Science and Applications’ e ‘Physical Review Letters’. I ricercatori intendono ora estendere la tecnica a più ioni e approfondire ulteriori applicazioni sfruttando fasci luminosi stabili generati direttamente su chip.
