Исследователи из MIT и MIT Lincoln Laboratory разработали фотонный чип, который охлаждает захваченные ионы в 10 раз ниже стандартного допплеровского предела — и делает это примерно за 150 микросекунд. Это первая реализация поляризационно-градиентного охлаждения на интегрированной платформе, и она может приблизить ионные квантовые компьютеры к реальному масштабированию.
Компании вроде IonQ и Quantinuum уже работают с десятками кубитов на захваченных ионах, но дальше упираются в оптику. Традиционные системы требуют громоздких внешних лазеров и целых комнат оборудования, чтобы охлаждать и контролировать ионы. Любая вибрация снаружи криостата — и точность вычислений падает. Масштабировать такую архитектуру до тысяч кубитов практически невозможно.
Решение MIT — перенести охлаждение на сам чип. Вместо внешних лазеров используются встроенные наноантенны, которые формируют два пересекающихся луча с разной поляризацией. В точке пересечения возникает вращающийся "вихрь" света, который заставляет ион прекратить вибрации гораздо эффективнее обычного лазерного охлаждения. Сам метод — поляризационно-градиентное охлаждение — известен с 1989 года и стал частью работ, за которые Клод Коэн-Таннуджи получил Нобелевскую премию в 1997-м. Но на интегрированном чипе его реализовали впервые.
Пока это прототип на одном ионе. Команда под руководством Джелены Нотарос планирует эксперименты с несколькими ионами и разными архитектурами чипов. До "тысяч кубитов на одной пластине" — годы работы, но один из ключевых барьеров теперь выглядит преодолимым.
P.S. Поддержать меня можно подпиской на канал "сбежавшая нейросеть", где я рассказываю про ИИ с творческой стороны.