Forscher der ETH Zürich haben eine Technik entwickelt, die ein einzelnes gefangenes Ion nutzt, um dreidimensionale Karten elektromagnetischer Felder auf integrierten Schaltkreisen zu messen und zu erstellen. Dieser Durchbruch ermöglicht die Erkennung von Streufeldern, die die Leistung von Chips in Quantencomputern und Sensoren beeinträchtigen, und bietet ein präzises Werkzeug zur Optimierung ihres Designs und ihrer Herstellung.
Ein Ion als hochpräzise Sonde für Quantenchips 🔬
Die Methode verwendet ein in einer Falle schwebendes Ytterbium-Ion, das als Sensor fungiert, indem es von winzigen elektrischen und magnetischen Feldern beeinflusst wird. Durch die Messung der Veränderungen seines Quantenzustands rekonstruieren die Forscher eine 3D-Karte der Störungen auf dem Chip. Mit einer Auflösung nahe dem Mikrometerbereich ermöglicht diese Technik die Identifizierung von Rauschquellen, die die Kohärenz von Qubits beeinträchtigen – ein notwendiger Schritt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Quantenprozessoren und hochempfindlichen Sensoren.
Der Quantenchip: jetzt mit Feldreinigungsdienst 🧹
Es stellt sich heraus, dass Quantenchips wie ein mürrischer Nachbar sind: Jedes verlorene elektrische Feld verdirbt ihnen den Tag. Dank dieses Detektiv-Ions können Ingenieure mit dem Finger auf den Schuldigen zeigen und sagen: da liegt das Problem. Während die Wissenschaftler also ihr neues Präzisionsspielzeug feiern, werden zukünftige Quantencomputer aufhören, Theater zu machen und ordentlich arbeiten. Oder zumindest hoffen wir das.