O MIT e o MIT Lincoln Laboratory desenvolveram um método de resfriamento mais rápido e energeticamente eficiente para computadores quânticos baseados em chips fotônicos. A técnica reduz a energia cinética de íons aprisionados acima de circuitos integrados, atingindo quase 10 vezes abaixo do limite de resfriamento Doppler. O avanço foi apresentado em publicações conjuntas em Light: Science and Applications e Physical Review Letters.
O sistema usa um chip fotônico com antenas nanosolares projetadas para emitir feixes de luz altamente controlados que interagem com íons presos. O arranjo permite direção de luz mais estável e eficiente, eliminando a necessidade de grandes conjuntos ópticos externos. A abordagem facilita a escalabilidade ao reduzir componentes externos.
Os pesquisadores destacam que o resfriamento rápido, alcançado em cerca de 100 microsegundos, facilita operações quânticas com maior precisão. O estudo foi liderado por Jelena Notaros, professora associada no MIT, e inclui Sabrina Corsetti, Ethan Clements e John Chiaverini entre os autores. A colaboração envolve também CERN Lincoln Laboratory e o Centro de Engenharia Quântica do MIT.
Avanços e impactos
A técnica emprega resfriamento por gradiente de polarização, com dois feixes de luz de polarizações distintas que formam um padrão giratório capaz de reduzir vibrações dos íons. Trata-se de demonstração pela primeira vez em photonics integrados, antes limitada a óptica bulk. O objetivo é viabilizar arquiteturas em chip com múltiplos íons.
Em termos de aplicação, a pesquisa aponta caminhos para chips com milhares de sítios que interfaceiam com muitos íons, em uma configuração escalável. Futuras fases incluirão caracterização de diferentes arquiteturas de chip e demonstração de resfriamento com múltiplos íons. O trabalho recebe apoio de agências como DOE e NSF, além de parcerias com o MIT Center for Quantum Engineering.
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