Kvantinformationsarkitektur möjliggörs av koherent transport av neutrala atomer. a, I vårt tillvägagångssätt transporteras qubits för att utföra intrasslande grindar med avlägsna qubits, vilket möjliggör programmerbar och icke-lokal anslutning. Atom-shuttling utförs med en optisk pincett, med hög parallellitet i två dimensioner och mellan flera zoner, vilket möjliggör selektiva manipulationer. Infälld:de använda atomnivåerna. |0⟩, |1⟩ qubit-tillstånden hänvisar till mF = 0 klocktillstånd på 87 Rb, och |r⟩ är ett Rydberg-tillstånd som används för att generera intrassling mellan qubits (Utökad Data Fig. Ib). b, Atombilder som illustrerar koherent transport av intrasslade qubits. Genom att använda en sekvens av en-qubit- och två-qubit-grindar, bereds atompar vart och ett i |Φ + ⟩ Klocktillstånd (metoder), och separeras sedan med 110 μm över ett spann på 300 μs. c, Paritetssvängningar indikerar att rörelse inte observerbart påverkar intrassling eller koherens. För både rörliga och stationära mätningar bevaras qubit-koherens med en XY8 dynamisk avkopplingssekvens för 300 μs (metoder). d, Uppmätt klocktillståndstrohet som funktion av separationshastigheten över 110 μm, vilket visar att troheten är opåverkad för en rörelse långsammare än 200 μs (genomsnittlig separationshastighet på 0,55 μm μs −1 ). Insättning:normalisering av atomförlust under förflyttningen resulterar i konstant trohet, vilket indikerar att atomförlust är den dominerande felmekanismen. Kredit:Nature (2022). DOI:10.1038/s41586-022-04592-6
Två team av forskare som arbetar oberoende av varandra har visat lönsamheten i att använda neutrala atomer för att skapa kvantkretsar – båda har publicerat konturer av sitt arbete i tidskriften Nature . En av grupperna, med medlemmar från University of Wisconsin, Madison, ColdQuanta och Riverlane, körde framgångsrikt en algoritm på en kall atom kvantdator för första gången. Den andra gruppen, med medlemmar från Harvard, MIT, QuEra Computing Inc., University of Innsbruck och Österrikiska vetenskapsakademin, visade att det var möjligt att bygga en kvantprocessor baserad på koherent transport av intrasslade atommatriser. Hannah Williams, med Durham University, har publicerat en News &Views-artikel i samma tidskriftsnummer som beskriver ny forskning om att använda neutrala atomer för att skapa kvantkretsar och det arbete som de två teamen har gjort i dessa senaste ansträngningar.
Allt eftersom forskningen om att bygga en sann och användbar kvantdator har fortskridit, har flera konstruktioner utvecklats - de två ledande utmanarna involverar användningen av qubits baserade antingen på fångade joner eller elektrostatiska fält. Men båda tillvägagångssätten har visat sig vara svåra att skala upp till stora system. På grund av det har vissa forskare övergått till att studera möjligheten att använda neutrala atomer i en sådan dator. 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. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
