稀土离子驱动超快量子计算

研究小组使用了一种光谱烧孔的方法，科学家们说这种方法是之前在该大学开发的。这种方法使研究人员能够将离子定位在微晶中，非常适合作为计算机量子位。 据爱沙尼亚科学院成员、University of Tartu研究员Vladimir Hizhnyakov说，离子多种特性的电子状态影响离子在量子系统中的适用性。"他们必须至少有两个离子相互作用非常弱状态。这些状态适用于单个量子位上的基本量子逻辑运算，"他说。“此外，需要一种离子相互作用强的状态，这种状态支持具有两个或更多量子位的量子逻辑运算。所有这些状态必须具有长（毫秒或微秒）的使用期，并且在这些状态之间必须允许光跃迁。”此前根据Hizhnyakov的说法，科学家主要研究原子核的自旋状态，而不是稀土离子的电子状态。他说找到稀土离子所需的状态实际上并不可能。由于原子核的频率比新工作中使用的量子位的频率低一百万倍，因此基于原子核量子位创建的量子计算机的运行速度将低于那些基于电子状态的量子的计算机。

来自University of Tartu激光光谱实验室的研究人员已经开始研究基于新方法的量子计算机的试验原型。已完成的研究是"用于量子计算的稀土杂质离子集群纠缠态光谱"联合项目的一部分。University of Tartu物理研究所的激光光谱实验室（Laboratory of Laser Spectroscopy）和固态理论实验室（Laboratory of Solid State Theory）正在实施这个项目。

小组成员Hizhnyakov, Vadim Boltrushko, Helle Kaasik, 和 Yurii Orlovski的研究成果发表在Optics Communications (www.doi.org/10.1016/j.optcom.2020.126693).