Ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Σικάγου, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Jacob Covey, παρουσίασε στο περιοδικό PRX Quantum έναν πρωτοποριακό σχεδιασμό για την επόμενη γενιά κβαντικών υπολογιστών.
Η νέα μέθοδος αξιοποιεί το ήλιο, το ελαφρύτερο άτομο που μπορεί να ψυχθεί με λέιζερ και να ελεγχθεί με τις σημερινές τεχνολογικές δυνατότητες, προσφέροντας σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι παλαιότερων συστημάτων που βασίζονταν στο λίθιο.
Τα πλεονεκτήματα του ελαφρύτερου ατόμου
Η χρήση του ηλίου επιτρέπει ταχύτητες κβαντικής σήραγγας τουλάχιστον τρεις φορές υψηλότερες σε σύγκριση με το λίθιο, ενώ παράλληλα διαθέτει ενεργειακή δομή που διευκολύνει την ψύξη μέσω λέιζερ.
Για τη συγκράτηση και τον χειρισμό μεμονωμένων ατόμων, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποιεί υψηλής ισχύος λέιζερ ως «οπτικές τσιμπίδες». Το ήλιο διαθέτει μια μετασταθή ενεργειακή κατάσταση με διάρκεια ζωής έως και δύο ώρες, γεγονός που καθιστά εφικτή την παγίδευσή του χωρίς τις υπερβολικές απαιτήσεις ενέργειας που καθιστούν το υδρογόνο απρόσιτο για τη σημερινή τεχνολογία.
Φερμιονική φύση και το ισότοπο ήλιο-3
Η μελέτη επικεντρώνεται στο ισότοπο ήλιο-3, το οποίο διαφέρει από το κοινό ήλιο-4 καθώς υπακούει στους φερμιονικούς κανόνες της κβαντικής φυσικής.
Τα φερμιονικά άτομα δεν μπορούν να καταλάβουν την ίδια κβαντική κατάσταση ταυτόχρονα, προστατεύοντας το σύστημα από σειρά σφαλμάτων που επηρεάζουν τους μποσονικούς υπολογιστές. Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει την πιο φυσική υλοποίηση φερμιονικών κβαντικών προσομοιώσεων.
Τα επόμενα βήματα των ερευνητών περιλαμβάνουν την κατασκευή της διάταξης και την πρώτη παγίδευση ατόμων ηλίου-3 εντός των επόμενων ετών, ξεκινώντας αρχικά τις δοκιμές με μικρές ποσότητες ηλίου-4.
