Квантовый компьютер — это не монолит, а скорее оркестр, где каждый кубит должен играть свою партию, не заглушая соседей. В ионных машинах для этого используют два типа кубитов: одни хранят информацию, другие её обрабатывают. Раньше для каждого типа требовался свой лазер, как для скрипки и трубы — отдельные дирижёрские палочки.
Физики предложили обойтись одной палочкой. Они взяли импульсный лазер, который вместо одной чистой ноты выдаёт целый гребень частот — как расчёска с множеством зубцов. Два зубца этого гребня попали точно в резонанс с двумя типами кубитов в ионе иттербия-171. Один лазер заставил оба типа кубитов работать: и хранить, и вычислять.
Проверили и связь между кубитами: лазер успешно запутал два кубита разного типа — это базовая операция для любых квантовых вычислений. Раньше для такого потребовались бы два лазера и сложная синхронизация. Теперь всё делает один прибор.
Это как если бы один пульт управлял и телевизором, и кондиционером, хотя раньше для каждого был свой. Конструкция квантового компьютера становится проще, меньше деталей — меньше шансов на сбой. Дорога к практичным квантовым машинам делается чуть ровнее.
Ион иттербия-171 в ловушке висит в вакууме и удерживается электрическими полями. Один такой ион можно охладить лазером до температуры в тысячные доли кельвина — холоднее, чем в открытом космосе.