Создана расширяемая ионная ловушка

Необычную ионную ловушку представили на днях специалисты из американского национального института стандартов и технологий (NIST). Устройство представляет собой планарный вариант так называемой радиочастотной ловушки Пауля (QIT) с новыми свойствами.

Как сообщается в пресс-релизе, для удержания ионов в приборе применяется комбинация радиочастотного и постоянного электрических полей (иллюстрация NIST).

Ловушка сформирована на пластинке из аморфного кварца толщиной 380 микрометров. Вначале на неё нанесли первый проводящий 300-нанометровый слой золота, потом с помощью литографии и травления его изменили и покрыли слоем диэлектрика — диоксида кремния толщиной 1 мкм. Поверх последнего уложили второй золотой слой, с другим рисунком.

В конструкции авторы предусмотрели порядка 150 рабочих областей для хранения и переноса ионов — потенциальных кубитов квантового компьютера. Здесь же, "на месте", можно проводить обработку информации, изменяя состояние кубитов с помощью лазерного луча.

Вверху: изменяя потенциал на контрольных электродах (он влияет на пондеромоторные силы (ponderomotive), учёные перемещают ион вдоль канала.
Внизу: основу ловушки образовывают радиочастотные электроды – центральный овал (его можно заметить в центре рисунка под заголовком) и шесть каналов, отходящих в разные стороны. В местах подведения каналов к овалу устроены Y-образные соединения, одно из которых показано на рисунке (иллюстрация NIST).

Ключевым достоинством ловушки авторы считают её масштабируемость: количество рабочих зон и размеры устройства можно варьировать, используя ровно столько элементов из стандартного набора, сколько необходимо. "Иными словами, геометрия этой ловушки легко подстраивается под конкретный эксперимент", – говорит ведущий разработчик Джейсон Амини (Jason Amini).

Новая ловушка уже была испытана в деле: она удерживала десять ионов магния ²⁴Mg⁺. Частицы успешно перемещались от одной рабочей зоны к другой и передавались по Y-образным соединениям. Как это происходило, можно наблюдать на видео.