کیوبیت‌های رادیواکتیو
گرفتن و خنک سازی ایزوتوپ رادیواکتیو باریم ۱۳۳ یک سیستم جذاب برای رمزگذاری اطلاعات کوانتوم است. یون‌های یخ زده و لیزی سرد گزینه مناسبی به عنوان ذرات کوانتومی است. در شرایط ایده‌آل این یون‌ها باید یک ساختار داخلی داشته باشند که اجازه دهد با استفاده از حالت‌های یون‌های قوی دستکاری شود و همچنین انتقال لیزر خنک کننده در طول موج‌های قابل مشاهده را اجازه می‌دهد. تنها یون باریم ۱۳۳ هردو این معیار را برآورده می‌کند. یکی از این‌ها این است که باریم ۱۳۳ رادیواکتیو است و نیمه عمر ۱۰/۵سال است که به این معنی نیست که طبیعی نیست. محققان دانشگاه کالیفرنیا، لسانجلس برای اولین بار موفق به دست آوردن و خنک سازی یک یون باریم ۱۳۳ به طور مصنوعی شده‌اند. این تیم همچنین طیف یونی را اندازه گیری کرد. جزییات لازم برای تهیه و دستکاری حالت‌های کیوبیت این یون‌ها را بدست آورند. باریم ۱۳۳ یک عنصر قلیایی است بنابراین حالت یونیزه‌ی آن یک الکترون تنها لایه الکترونی دارد که حالت‌های بسیار مشابه به هیدروژن را دارد. ویژگی دیگر آن این است که ساختار داخلی آن یک اسپین الکترون یک دوم دارد که به آن اجازه می‌دهد تا به اصطلاح “حالت ساعت گرد” است که در برابر نویز ناشی از میدان مغناطیسی پایدار است.
مقاله مرتبط:هر ذره‌ی کوانتوم برعکس حرکت می‌کند!
علاوه بر این انتقال خنک کننده آن امکان استفاده از لیزر در طول موج‌های قابل مشاهده و سایر دستگاه‌های اپتیک را فراهم می‌کند. برای بهره گیری از خواص ایده‌آل باریم ۱۳۳ دیوید هاوک و همکارانش گرفتن و خنک سازی برای یون‌ها را توسعه دادند. آنها با یک نمونه جامدکه به طور مصنوعی با دو درصد باریم۱۳۳غنی شده و از لیزر برای بارگیری یک تله یونی با بیش از ۱۰۰یون باریم شروع کردند. با توجه به غلظت پایین آن تقریبا تنها یکی از این یون‌ها باریم ۱۳۳ بود بیشتر یون‌های دیگر باریم ۱۳۲ بود. خوشبختانه پرتوهای لیزری که برای خنک کردن باریم ۱۳۳ استفاده می‌شود همزمان باریم ۱۳۲ و دیگر ایزوتوپ‌های ناخواسته را به وجود می‌آورند که باعث می‌شود آنها از تله فرار کنند. به دنبال این تصفیه ایزوتوپ محققان توانستند دقیقا طیف یونی باریم ۱۳۳ را اندازه گیری کنند.
مقاله مرتبط:حافظۀ تک‌اتمی؛ یک اتم برای هر بیت
