Un nouvel algorithme utilise un hologramme pour contrôler les ions piégés –

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  • Les chercheurs ont découvert le moyen le plus précis de contrôler les ions individuels à l’aide de la technologie d’ingénierie optique holographique.

    La nouvelle technologie utilise le premier dispositif d’ingénierie optique holographique connu pour contrôler les qubits d’ions piégés. Cette technologie promet d’aider à créer des contrôles plus précis des qubits qui faciliteront le développement de matériel spécifique à l’industrie quantique pour approfondir de nouvelles expériences de simulation quantique et potentiellement des processus de correction d’erreur quantique pour les qubits d’ions piégés.

    «Notre algorithme calcule le profil de l’hologramme et supprime toutes les aberrations de la lumière, ce qui nous permet de développer une technique très précise pour la programmation des ions», explique l’auteur principal Chung-You Shih, étudiant au doctorat à l’Institut d’informatique quantique de l’Université de Waterloo (IQC ).

    Kazi Rajibul Islam, membre du corps professoral de l’IQC et en physique et astronomie à Waterloo, est le chercheur principal de ces travaux. Son équipe piégeait les ions utilisés dans la simulation quantique au Laboratoire d’information quantique depuis 2019 mais avait besoin d’un moyen précis pour les contrôler.

    Un laser dirigé vers un ion peut “lui parler” et changer l’état quantique de l’ion, formant les éléments constitutifs du traitement de l’information quantique. Cependant, les faisceaux laser ont des aberrations et des distorsions qui peuvent entraîner un point de focalisation large et désordonné, ce qui pose un problème car la distance entre les ions piégés est de quelques micromètres – beaucoup plus étroite qu’un cheveu humain.

    Les profils de faisceau laser que l’équipe souhaitait stimuler les ions devraient être élaborés avec précision. Pour y parvenir, ils ont pris un laser, ont soufflé sa lumière jusqu’à 1 cm de large, puis l’ont envoyé à travers un appareil à micromiroir numérique (DMD), qui est programmable et fonctionne comme un projecteur de cinéma. La puce DMD comporte des miroirs à l’échelle de deux millions de microns qui sont contrôlés individuellement à l’aide d’une tension électrique. En utilisant un algorithme développé par Shih, la puce DMD est programmée pour afficher un motif d’hologramme. La lumière produite à partir de l’hologramme DMD peut avoir son intensité et sa phase exactement contrôlées.

    Lors des tests, l’équipe a pu manipuler chaque ion avec la lumière holographique. Des recherches antérieures ont eu du mal avec la diaphonie, ce qui signifie que si un laser se concentre sur un ion, la lumière fuit sur les ions environnants. Avec cet appareil, l’équipe caractérise avec succès les aberrations en utilisant un ion comme capteur. Ils peuvent alors annuler les aberrations en ajustant l’hologramme et obtenir la diaphonie la plus basse au monde.

    «Il y a un défi à utiliser la technologie DMD disponible dans le commerce», dit Shih. “Son contrôleur est conçu pour les projecteurs et la lithographie UV, pas pour les expériences quantiques. Notre prochaine étape est de développer notre propre matériel pour les expériences de calcul quantique.”

    Cette recherche a été financée en partie par le Fonds d’excellence en recherche Le Canada d’abord grâce aux technologies quantiques transformatrices.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université de Waterloo. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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