To hold bruger neutrale atomer til at skabe kvantekredsløb

Kvanteinformationsarkitektur muliggjort af sammenhængende transport af neutrale atomer. a, I vores tilgang transporteres qubits for at udføre entangling-gates med fjerne qubits, hvilket muliggør programmerbar og ikke-lokal forbindelse. Atom-shuttling udføres ved hjælp af en optisk pincet, med høj parallelitet i to dimensioner og mellem flere zoner, hvilket tillader selektive manipulationer. Indsat:de anvendte atomniveauer. |0⟩, |1⟩ qubit-tilstandene henviser til m_F = 0 urtilstande på ⁸⁷ Rb, og |r⟩ er en Rydberg-tilstand, der bruges til at generere sammenfiltring mellem qubits (udvidet data, fig. 1b). b, Atombilleder, der illustrerer sammenhængende transport af sammenfiltrede qubits. Ved at bruge en sekvens af enkelt-qubit- og to-qubit-gates fremstilles atompar hver i |Φ⁺ ⟩ Klokketilstand (metoder), og adskilles derefter med 110 μm over et spænd på 300 μs. c, Paritetsoscillationer indikerer, at bevægelse ikke observerbart påvirker sammenfiltring eller sammenhæng. For både de bevægelige og de stationære målinger bevares qubit-kohærens ved hjælp af en XY8 dynamisk afkoblingssekvens for 300 μs (metoder). d, Målt Bell-state fidelity som funktion af separationshastighed over 110 μm, der viser, at fidelity er upåvirket for en bevægelse, der er langsommere end 200 μs (gennemsnitlig separationshastighed på 0,55 μm μs⁻¹ ). Indsat:normalisering af atomtab under flytningen resulterer i konstant troskab, hvilket indikerer, at atomtab er den dominerende fejlmekanisme. Kredit:Nature (2022). DOI:10.1038/s41586-022-04592-6

To teams af forskere, der arbejder uafhængigt af hinanden, har vist levedygtigheden af at bruge neutrale atomer til at skabe kvantekredsløb – begge har publiceret oversigter over deres arbejde i tidsskriftet Nature . En af grupperne, med medlemmer fra University of Wisconsin, Madison, ColdQuanta og Riverlane, kørte med succes en algoritme på en kold atom kvantecomputer for første gang. Den anden gruppe, med medlemmer fra Harvard, MIT, QuEra Computing Inc., University of Innsbruck og det østrigske videnskabsakademi, viste, at det var muligt at bygge en kvanteprocessor baseret på sammenhængende transport af sammenfiltrede atomarrays. Hannah Williams, med Durham University, har udgivet et nyheder og synspunkter i samme tidsskriftsudgave, der beskriver nyere forskning i at bruge neutrale atomer til at skabe kvantekredsløb og det arbejde, som de to hold har udført i disse nylige bestræbelser.

Efterhånden som forskningen i at bygge en ægte og brugbar kvantecomputer er skredet frem, har flere designs udviklet sig - de to førende konkurrenter involverer brugen af qubits baseret enten på fangede ioner eller elektrostatiske felter. Men begge tilgange har vist sig at være svære at skalere op til store systemer. På grund af det har nogle forskere vendt sig til at studere muligheden for at bruge neutrale atomer i sådan en computer. The advantage of such an approach, as Williams notes, is that it would be much easier to scale to much larger systems—arrays of hundreds of neutral atoms have already been used to create logic gates. In the two new efforts, both research teams have shown that it is possible to use such an approach to create multi-qubit circuits; they just went about it in different ways.

Both teams encoded the qubits in their machines in a low energy state but differed in how they handled them. One team entangled atoms that were not adjacent to one another using optical tweezers to move them around and then used them to demonstrate that the approach could be used to realize a well-established quantum information state. The other team entangled qubit pairs using laser beams to create a complex of six qubits in a Greenberger–Horne–Zeilinger state. They then used their system to run two quantum algorithms—one that measured the molecular energy of a given atom, the other to work on the MaxCut problem.

The work by both teams suggests that using neutral atoms to create quantum circuits is a viable option for further research focused on creating a working quantum computer. + Udforsk yderligere

Using two different elements creates new possibilities in hybrid atomic quantum computers

Sidste artikelTopologisk synkronisering af kaotiske systemer

Næste artikelNy hardware integrerer mekaniske enheder i kvanteteknologi