บาคาร่าเว็บตรง นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ได้ชักชวนให้ไอออนสองตัวที่ติดอยู่ภายในมีปฏิสัมพันธ์ในระยะทาง 620 µm ซึ่งใหญ่กว่าที่เป็นไปได้มากผ่านการปฏิสัมพันธ์ภายในของพวกมัน โดยการเชื่อมต่อพวกมันด้วยลวดที่อุณหภูมิห้อง การทดลองพิสูจน์หลักการนี้เป็นแนวทางในการวัดฟิสิกส์พื้นฐานที่แม่นยำยิ่งขึ้นโดยอิงจากปฏิสัมพันธ์ทางไกลระหว่างอนุภาคที่ติดอยู่
เทคโนโลยีกับดักไอออนเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์
อย่างเหลือเชื่อในด้านฟิสิกส์ พวกเขาเป็นผู้นำในการสร้างควอนตัมบิตหรือ qubits ที่ประกอบเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมเนื่องจากไอออนสามารถแยกออกได้ง่ายมากและการทำงานของเกตที่มีความเที่ยงตรงสูงสามารถทำได้โดยใช้แสงเลเซอร์ที่ส่องแสงบนไอออนที่ค่อนข้างง่าย ไอออนที่ดักจับยังใช้เพื่อทำการวัดฟิสิกส์พื้นฐานที่แม่นยำเป็นพิเศษ เช่น ในเซ็นเซอร์ไอออนที่ติดอยู่ที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ซึ่งอาจพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์สำหรับการตรวจจับสสารมืด
หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีเหล่านี้อยู่ที่ว่าไอออนมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร โดยหลักการแล้วการโต้ตอบดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ในระยะทางอนันต์ มาตราส่วนความยาวของการโต้ตอบที่เกี่ยวข้องนั้นสั้นกว่ามาก สิ่งนี้สร้างอุปสรรคบางประการในการควบคุมศักยภาพของไอออนที่ติดอยู่สำหรับการคำนวณควอนตัมอย่างเต็มที่ ตัวอย่างเช่น การขยายขนาดคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็น qubits จำนวนมากอาจต้องใช้ qubits เหล่านี้ในการสื่อสารระหว่างกันในระยะทางที่ขยายออกไป
สื่อสารผ่านสายแนวคิดของการจับคู่ไอออนสองไอออนกับตัวนำภายนอกถูกเสนอครั้งแรกในปี 1990 โดยนักฟิสิกส์ Daniel Heinzen และ David Wineland ในบทความเชิงทฤษฎี Heinzen และ Wineland ได้สรุปว่าการเคลื่อนที่ของไอออนตัวหนึ่งจะมีปฏิกิริยากับตัวนำภายนอกอย่างไร
ซึ่งจะมีผลกับอีกไอออนอีกตัวหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
เมื่อไอออนสั่นในกับดักของพวกมันที่ปลายอีกด้านของตัวนำ พวกมันจะทำให้เกิดประจุของภาพ ซึ่งเป็นประจุที่สมมติขึ้นซึ่งยังคงกระทำจริงในตัวนำ ประจุที่เกิดจากไอออนหนึ่งจะโต้ตอบกับไอออนที่สองขณะที่มันเคลื่อนผ่านตัวนำ (และในทางกลับกัน)
อีก 15 ปีต่อมาHartmut Häffnerซึ่งเป็นผู้นำกลุ่ม Ion Trap ที่ Berkeley หยิบแนวคิดนี้ขึ้นมา “ฉันรู้สึกทึ่งกับคำถามที่ว่าสามารถส่งข้อมูลควอนตัมผ่านลวดตัวนำปกติได้หรือไม่” Häffner บอกกับPhysics World “บางคนก็บอกว่าเป็นไปไม่ได้ คนอื่นก็บอกว่าทำไมไม่? ไม่จำเป็นต้องพูดว่าฉันตกอยู่ในประเภทหลัง”
อีก 15 ปีผ่านไป ความคิดนี้ก็เกิดขึ้นจริง ในการทดลองของกลุ่ม Berkeley แคลเซียมไอออนสองตัวติดอยู่ที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งของลวดลอยไฟฟ้าภายในสนามที่มีการสั่นต่างกัน การเคลื่อนที่ในแนวตั้งของแต่ละไอออนจะถูกควบคุมโดยการปรับความถี่ของการสั่น เพื่อแสดงให้เห็นว่าไอออนทั้งสองมีปฏิสัมพันธ์กันผ่านทางสายไฟ ทีมงานจึงมองหาหลักฐานของการให้ความร้อนด้วยความเห็นอกเห็นใจ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ระบบหนึ่งให้ความร้อนอีกระบบหนึ่งผ่านการโต้ตอบกัน การระบายความร้อนด้วยความเห็นอกเห็นใจ ซึ่งเป็นกระบวนการคล้ายคลึงกันที่ทำให้ระบบคู่เย็นเย็นลง โดยทั่วไปมีความสนใจในการทดลองมากกว่า และแสดงให้เห็นในบริบทที่คล้ายคลึงกันในปี พ.ศ. 2564เมื่อไอออนเบริลเลียมระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ทำให้โปรตอนระบายความร้อนด้วยความเห็นอกเห็นใจผ่านวงจรตัวนำยิ่งยวด เนื่องจากแหล่งกำเนิดเสียงที่รุนแรงภายในระบบ Berkeley อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนดังกล่าวไม่สามารถทำได้
สมาชิกของทีม Berkeley เตรียมไอออนสองตัวที่อุณหภูมิต่างกัน แม้ว่าการสั่นของไอออนที่ร้อนกว่าจะคงที่ แต่ก็เปลี่ยนความถี่ของไอออนที่เย็นกว่า เมื่อความถี่เท่ากันหรือที่เรียกว่าเรโซแนนซ์ ไอออนที่เย็นกว่าจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากการคัปปลิ้งที่ลวดเป็นสื่อกลาง
การเชื่อมต่อด้วยแสงแบบใหม่สำหรับไอออนที่ติดอยู่อาจทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมดีขึ้นได้
Häffner กล่าวว่าควรใช้เทคนิคนี้เพื่อทำให้เย็นลงและตรวจจับอนุภาคที่มีประจุที่ดักจับได้เกือบทั้งหมดตามเงื่อนไขการทดลองที่เหมาะสม “การมีเพศสัมพันธ์ที่เราแสดงให้เห็นเป็นกลไกที่ช่วยให้สามารถควบคุมไอออน (หรืออนุภาคมูลฐาน) โดยพลการได้โดยไม่ขึ้นกับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ด้วยแสงเลเซอร์” เขากล่าว นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการวัดที่แม่นยำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอนุภาคที่ไม่สามารถทำให้เลเซอร์เย็นลงได้ (เช่น โปรตอนและอิเล็กตรอน) วิธีการดังกล่าวจะช่วยให้นักวิจัยสามารถสำรวจและทำการวัดมวล ประจุ หรือโครงสร้างพลังงานภายในของอนุภาคได้แม่นยำยิ่งขึ้น
ลวดที่มีเสียงดังจำกัดศักยภาพ
นอกจากการสาธิตแนวคิดแล้ว ฮาฟฟ์เนอร์และผู้เขียนร่วมยังได้อธิบายถึงการปรับปรุงที่เป็นไปได้บางประการอีกด้วย หากนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ต้องการใช้แผนนี้เพื่อ เช่น ทำการระบายความร้อนด้วยความเห็นอกเห็นใจหรือแสดงการถ่ายโอนข้อมูลควอนตัม นักวิทยาศาสตร์เหล่านั้นจะต้องลดเสียงรบกวนของระบบ “มันจะยากมากที่จะเข้าสู่ระบอบการปกครอง ซึ่งเราสามารถเข้าไปพัวพันสองไอออนโดยใช้ลวดและแสดงการถ่ายโอนสถานะควอนตัม” Häffner อธิบาย “ต้องบอกว่า: โดยหลักการแล้วมันควรจะเป็นไปได้ แต่แค่ยากมาก”
Häffner และเพื่อนร่วมงานแนะนำว่าโครงการนี้สามารถทำให้เกิดแนวคิดที่ปฏิวัติวงการได้ด้วยการต่อสายที่ได้รับการพัฒนามาเป็นอย่างดี ตัวอย่างเช่น การควบคุมอิเล็กตรอนโดยใช้โครงร่างนี้น่าจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง โดยนำคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยใช้อิเล็กตรอนที่ติดอยู่แทนไอออนในระยะที่เอื้อมถึง
ทีมข้ามชาติและสหสาขาวิชาชีพที่นำโดยPiotr SlomkaจากCedars-Sinai Artificial Intelligence ในแผนกการแพทย์ได้ตรวจสอบว่าทั้งสองวิธีสร้างข้อมูลเสริมที่สามารถให้ประสิทธิภาพการทำนายที่เหนือกว่าเมื่อรวมกันหรือไม่ การศึกษาของพวกเขาตรวจสอบผู้ป่วย 293 รายที่เป็นโรคหลอดเลือดหัวใจและได้รับการรักษาที่ Cedars-Sinai และศูนย์วิทยาศาสตร์หัวใจและหลอดเลือดของ มหาวิทยาลัยเอดินบะระ นักวิจัยติดตามกลุ่มศึกษา (ชาย 84% อายุ 56 ถึง 74 ปี) เป็นเวลาเฉลี่ย 53 เดือน ในช่วงเวลานี้ ผู้ป่วย 23 รายมีอาการหัวใจวาย โดย 3 รายเสียชีวิต บาคาร่าเว็บตรง
