Американские физики-нанотехнологи придумали очень интересный способ ловить отдельные атомы. Это может помочь создать квантовые компьютеры с 100 тысяч кубитов, что в 100 раз больше, чем у нынешних протототипов.
Их метод использует оптические пинцеты и плоские устройства формирующие метаповерхности — искусственно созданная 2D структура, которая предназначена для управления поведением ЭМИ с помощью субволновых элементов.
Раньше для ловли атомов нужны были громоздкие устройства Но специалисты из Колумбийского университета сделали плоское устройство с крошечными наноловушками. Эти структуры из лазерных лучей создают ловушки для атомов, и вся система получается компактной и легко масштабируемой.
Они уже показали, как это работает, поймав тысячи атомов стронция. Самое примечательное, что их метаповерхность может создавать 360 000 отдельных пинцетов, что в 100 раз больше, чем раньше. Самая большая метаповерхность размером с монетку (3,5 мм) содержит больше 100 миллиона пикселей и может создавать массив из 600 на 600 ловушек.
«Атомы — кубиты Природы, идеально одинаковые и их много. Проблема всегда была в том, как управлять ими в больших количествах», — сказал один из авторов исследования.
Эти метаповерхности сделаны из оксида титана — прочного материала, который выдерживает лазеры в миллион раз ярче солнечного света. Чтобы использовать всю мощь технологии, нужны более мощные лазеры. Но это вполне решаемая задача.
Учёные показали, что их наноплатформа универсальная. Они могут располагать атомы в разных формах: квадраты, круги и даже в более сложные сложные формы, например, с помощью них изобразили упрощённую Статую Свободы. Такая нанотехнология может не только помочь в создании квантовых компьютеров, но и использоваться для моделирования сложных физических систем и сверхточных квантовых часов и даже в разработки сверхзащищённого квантового интернета.