Neutraaliatomikvanttitietokoneet ovat lähempänä todellisuutta kahdella uudella läpimurtolla

Neutraaliatomikvanttitietokoneet lupaavat ratkaisuja moniin tämän päivän laitteita vaivaaviin ongelmiin, mutta tekniikka on vielä syntymässä. Viimeaikaiset läpimurrot näiden laitteiden ohjauksessa ja ohjelmoinnissa viittaavat siihen, että ne saattavat olla lähellä parasta aikaa.

Nykyään kehittynein kvanttitekniikka perustuu suprajohtaviin kubiteihin, jotka käyttävät sekä IBM:n että Googlen prosessoreja. Mutta vaikka näitä laitteita on käytetty osoittamaan kvantti ylivalta ja rakentaa suurin universaali kvanttitietokone tähän mennessä niillä on joitain rajoituksia.

Aluksi ne on jäähdytettävä lähellä absoluuttista nollaa, mikä vaatii tilaa vieviä ja kalliita kryogeenisiä laitteita. Niiden kvanttitilat ovat myös erittäin hauraita, tyypillisesti vain mikrosekunteja, ja ne pystyvät olemaan vain suoraan vuorovaikutuksessa lähimpien naapuriensa kanssa, mikä rajoittaa niiden toteuttamien piirien monimutkaisuutta.

Neutraaliatomikvanttitietokoneet ohittavat nämä ongelmat. Ne on rakennettu joukosta yksittäisiä atomeja, jotka jäähdytetään erittäin alhaisiin lämpötiloihin ampumalla niitä laserilla. Muu osa laitteesta ei tarvitse jäähdytystä ja yksittäiset atomit voidaan sijoittaa vain mikrometrien päähän toisistaan, mikä tekee koko järjestelmästä uskomattoman kompaktin.

Kvanttiinformaatio on koodattu matalaenergisiin atomitiloihin, jotka ovat erittäin vakaita, joten nämä kubitit ovat paljon pitkäikäisempiä kuin suprajohtavat. Tämä vakaus vaikeuttaa myös kubittien saamista vuorovaikutukseen, mikä vaikeuttaa sotkeutumisten luomista, jotka ovat keskeisiä useimmille kvanttialgoritmeille. Mutta nämä neutraalit atomit voidaan saattaa erittäin kiihtyneeseen tilaan, jota kutsutaan a Rydbergin osavaltio, ampumalla siihen laserpulsseja, joiden avulla ne voidaan sotkea toisiinsa.

Näistä lupaavista ominaisuuksista huolimatta tekniikkaa on toistaiseksi käytetty ensisijaisesti kvanttisimulaattoreihin, jotka auttavat ymmärtämään kvanttiprosesseja, mutta eivät pysty toteuttamaan kvanttialgoritmeja. Nyt kuitenkin kaksi tutkimusta luonto, jota johtavat kvanttilaskentayritysten tutkijat Quera ja KylmäQuanta, ovat osoittaneet, että tekniikkaa voidaan käyttää monikubitisten piirien toteuttamiseen.

Molemmat ryhmät käsittelevät ongelmaa hieman eri tavoin. Quera-tiimi ottaa a uusi lähestymistapa yhteyksiin laitteessa käyttämällä tiukasti kohdistettuja lasersäteitä, jotka tunnetaan nimellä optiset pinsetit, siirtämään fyysisesti niiden kubitit ympäriinsä. Tämän ansiosta he voivat helposti sotkeutua kaukaisiin kubitteihin sen sijaan, että he rajoittuisivat vain lähimmäisiin. ColdQuanta-tiimi puolestaan ​​sotkeutui asiaansa samalla jännittävä kaksi heistä Rydbergin osavaltioon.

Molemmat ryhmät pystyivät toteuttamaan monimutkaisia ​​monikubittisia piirejä. Ja kuten Hannah Williams Durhamin yliopistosta Iso-Britanniasta toteaa mukana oleva kommentti, nämä kaksi lähestymistapaa täydentävät toisiaan.

Kubittien fyysinen sekoittaminen tarkoittaa, että toimintojen välillä on pitkiä aukkoja, mutta joustava liitettävyys mahdollistaa paljon monimutkaisempien piirien luomisen. ColdQuanta-lähestymistapa on kuitenkin paljon nopeampi ja voi suorittaa useita toimintoja rinnakkain. "Näiden kahden ryhmän esittämien tekniikoiden yhdistelmä johtaisi vankkaan ja monipuoliseen alustaan ​​kvanttilaskentaan." Williams kirjoittaa.

Ennen kuin tämä tapahtuu, tarvitaan monia parannuksia, mutta Williamsin mukaan porttien tarkkuudesta (kuinka johdonmukaisesti pystyt määrittämään oikean toiminnan) optimoituihin lasersäteen muotoihin ja tehokkaampiin lasereihin.

Molemmat yritykset näyttävät kuitenkin luottavan siihen, että tämä ei kestä kauan. QuEra esitteli jo 256 atomin kvanttisimulaattorin viime vuonna ja heidän verkkosivustonsa mukaan, 64 qubit kvanttitietokone on "tulossa pian". ColdQuanta on tarkempi ja lupaa sen 100 qubit Hilbert-tietokone tulee saataville tänä vuonna.

Nähtäväksi jää, kuinka nopeasti neutraalit atomit voivat saavuttaa alan johtavat tekniikat, kuten suprajohtavat kubitit ja loukkuun jääneet ionit, mutta näyttää siltä, ​​että kvanttikilpailuun on tullut lupaava uusi haastaja.

Kuvahyvitys: Shahadat Rahman päällä Unsplash

• Coinsmart. Euroopan paras Bitcoin- ja kryptopörssi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. VAPAA PÄÄSY.
• CryptoHawk. Altcoinin tutka. Ilmainen kokeilu.
• Lähde: https://singularityhub.com/2022/04/25/neutral-atom-quantum-computers-edge-closer-to-reality-with-two-new-breakthroughs/