Учени от Калифорнийския технологичен институт (Caltech) са разработили най-големия кюбитов масив от неутрални атоми, състоящ се от 6100 отделни неутрални атома, уловени с помощта на оптични пинсети. Това ново постижение поставя нови стандарти за мащаб, кохерентност и контрол, според университета. Разработката представлява значителен напредък в усилията за създаване на широкомащабни квантови компютри с коригирани грешки.
Предишните масиви от този тип обикновено бяха ограничени до няколкостотин кюбита, което прави новата система на Caltech значителна крачка към стотиците хиляди кюбити, необходими за стабилни квантови компютри. Екипът на Caltech, воден от професор Мануел Ендрес, използва сложна техника, включваща оптични пинсети (силно фокусирани лазерни лъчи), за да задържи цезиеви атоми в камера с ултрависок вакуум. Те успяват да разделят един лазерен лъч на 12 000 отделни капана, за да подредят 6100 атома в прецизна мрежа.
Забележителното в това постижение е, че то не жертва качеството за сметка на количеството. Дори с хиляди кюбити, системата поддържа впечатляващо дълго време на кохерентност от около 13 секунди, което е почти десет пъти по-дълго от по-ранни масиви от неутрални атоми със сходен размер. В същото време, точността на манипулиране на един кюбит достига до 99,98%.
Друг важен аспект е способността за преместване на атоми през масива, като същевременно се запазва тяхната квантова суперпозиция. Тази маневреност е важна, тъй като платформите с неутрални атоми предлагат по-голяма гъвкавост във физическото разположение и коригиране на грешки в сравнение с архитектури, при които кюбитите са фиксирани.
Значението на този напредък е ключово. Квантовите изчисления са възпрепятствани от крехкостта на квантовите състояния и трудностите при контролиране на процентите на грешки. Показвайки, че хиляди кюбити от неутрални атоми могат да бъдат задържани, контролирани и премествани с висока прецизност и дълга кохерентност, постижението на Caltech уверява, че мащабируемостта не е нужно да прави компромис с прецизността. Това също така подчертава потенциала на системите от неутрални атоми като силни конкуренти на други платформи, като свръхпроводящи кюбити и затворени йони.
Въпреки това, работата не е без своите предизвикателства. Макар масивът да се състои от 6100 кюбита, те все още не са били преплетени в голям мащаб за пълни квантови изчисления. Преплетеността е от съществено значение за много квантови алгоритми и за постигане на квантово предимство. Освен това, за практически квантови изчисления трябва да се внедри корекция на грешките, което изисква много физически кюбити за образуване на един логически кюбит. Поддържането на висока точност с нарастването на размера, минимизирането на оперативните грешки и разработването на надеждна преплетеност остават сложни задачи.
Постижението подхранва бързо развиващата се област на квантовите технологии. Функционален квантов компютър с голям мащаб обещава да революционизира области от криптографията и откриването на лекарства до материалознанието и изкуствения интелект. Като демонстрира, че високо качество може да се поддържа в мащаб, смятан преди за невъзможен за платформи с неутрални атоми, екипът на Caltech е проправил ясен път към следващото поколение мощни квантови машини с коригирани грешки.
Вашият коментар