基于原子的量子计算机创下新纪录:1000个原子量子比特，而且还在上升
发布时间：2024-02-16 03:00:05 阅读数： 134
(a)在一组15×15位点中225个原子的无缺陷目标模式的累积成功概率和填充分数。(b)在第一次装配循环前(i)和后(ii)不进行增压的现场分解填充分数。(c)在第一次装配周期之前(iii)和之后(iv)以及五次装配周期之后(v)进行增压时的现场分辨填充分数。(d)在五次装配周期之后的现场分辨填充分数，显示所呈现的所有目标图案的接近统一填充。所有描述的陷阱阵列包括32×32站点。来源:Optica(2024)。Doi: 10.1364/ optical .513551
使量子系统更具可扩展性是量子计算机进一步发展的关键要求之一，因为随着系统的规模扩大，它们提供的优势变得越来越明显。达姆施塔特工业大学的研究人员最近朝着实现这一目标迈出了决定性的一步。基于二维光镊阵列的量子处理器是使用聚焦激光束创建的，是发展量子计算和模拟的最有前途的技术之一，将在未来实现非常有益的应用。从药物开发到优化交通流量的各种应用将受益于这项技术。
到目前为止，这些处理器已经能够容纳几百个单原子量子系统，其中每个原子代表一个量子比特或量子位作为量子信息的基本单位。为了取得进一步的进展，有必要增加处理器中的量子位的数量。这一成果由德国达姆施塔特工业大学物理系原子-光子-量子研究小组的Gerhard Birkl教授领导的团队实现。
在2023年10月初首次发表在arXiv预印本服务器上的一篇研究文章中，该团队报告了世界上第一个成功实现量子处理架构的实验，该架构在一个平面上包含超过1000个原子量子位。Birkl说:“我们非常高兴我们是第一个打破1000个独立可控原子量子比特的标志，因为许多其他优秀的竞争对手都紧随其后。”研究人员在实验中证明，他们将最新的量子光学方法与先进的微光学技术相结合，使他们能够显着提高当前可访问量子比特数量的限制。这是通过引入“量子比特增压”的新方法实现的。这使他们能够克服激光性能有限对可用量子比特数量的限制。共有1305个单原子量子位被装入具有3000个陷阱位点的量子阵列中，并重新组装成具有多达441个量子位的无缺陷目标结构。通过并行使用多个激光源，这一概念突破了迄今为止被认为几乎不可逾越的技术界限。
对于许多不同的应用，1000个量子比特被视为阈值，从这个阈值开始，量子计算机所承诺的效率提升现在可以首次得到证明。因此，世界各地的研究人员一直在加紧工作，希望成为第一个打破这一门槛的人。Birkl及其同事的研究描述了激光源数量的进一步增加将如何在短短几年内使量子比特数达到10,000甚至更多。
