Nøytrale Atom Quantum-datamaskiner kommer nærmere virkeligheten med to nye gjennombrudd PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Nøytrale Atom Quantum-datamaskiner kommer nærmere virkeligheten med to nye gjennombrudd

Tidsstempel: 25. april 2022 10:00
nøytral atom kvantedatamaskin

Nøytrale atomkvantedatamaskiner lover løsninger på mange av problemene som plager dagens enheter, men teknologien er fortsatt i begynnelse. Nylige gjennombrudd i evnen til å kontrollere og programmere disse enhetene antyder at de kan nærme seg beste sendetid.

Den mest velutviklede kvanteteknologien i dag er avhengig av superledende qubits, som driver både IBM og Googles prosessorer. Men mens disse enhetene har blitt brukt til å demonstrere kvanteoverlegenhet og bygge største universelle kvantedatamaskinen til dags dato har de noen begrensninger.

Til å begynne med må de kjøles nær absolutt null, noe som krever klumpete og dyrt kryogent utstyr. Deres kvantetilstander er også veldig skjøre, varer vanligvis bare i mikrosekunder, og de er bare i stand til å samhandle direkte med sine nærmeste naboer, noe som begrenser kompleksiteten til kretsene de kan implementere.

Nøytral-atom kvantedatamaskiner omgå disse problemene. De er bygget av en rekke individuelle atomer som kjøles til ultralave temperaturer ved å skyte lasere mot dem. Resten av enheten trenger ikke kjøling og de individuelle atomene kan ordnes bare mikrometer fra hverandre, noe som gjør hele systemet utrolig kompakt.

Kvanteinformasjon er kodet inn i lavenergi atomtilstander som er veldig stabile, så disse qubitene er mye mer langlivede enn superledende. Denne stabiliteten gjør det også vanskelig å få qubitene til å samhandle, noe som gjør det vanskeligere å lage forviklinger, som er sentrale for de fleste kvantealgoritmer. Men disse nøytrale atomene kan settes inn i en svært begeistret tilstand, kalt a Rydberg stat, ved å skyte laserpulser mot den, som kan brukes til å vikle dem inn i hverandre.

Til tross for disse lovende egenskapene, har teknologien så langt først og fremst blitt brukt til kvantesimulatorer som hjelper til med å forstå kvanteprosesser, men som ikke er i stand til å implementere kvantealgoritmer. Nå derimot, to studier i Natur, ledet av forskere fra kvantedatabedrifter QuEra og ColdQuanta, har vist at teknologien kan brukes til å implementere multi-qubit-kretser.

De to gruppene takler problemet på litt forskjellige måter. QuEra-teamet tar en ny tilnærming til tilkobling i enheten deres ved å bruke tett fokuserte laserstråler, kjent som optisk pinsett, for å fysisk flytte qubitene rundt. Dette gjør dem i stand til enkelt å vikle dem inn med fjerne qubits i stedet for å være begrenset til bare de som er nærmest. The ColdQuanta team, derimot, viklet sine qubits ved samtidig spennende to av dem inn i en Rydberg-stat.

Begge gruppene var i stand til å implementere komplekse multi-qubit-kretser. Og som Hannah Williams fra Durham University i Storbritannia bemerker i en medfølgende kommentar, de to tilnærmingene er komplementære.

Fysisk stokking av qubitene rundt betyr at det er lange avstander mellom operasjoner, men den fleksible tilkoblingen gjør det mulig å lage mye mer komplekse kretser. ColdQuanta-tilnærmingen er imidlertid mye raskere og kan kjøre flere operasjoner parallelt. "En kombinasjon av teknikkene presentert av disse to gruppene vil føre til en robust og allsidig plattform for kvanteberegning," Williams skriver.

En rekke forbedringer kreves før det skjer, men ifølge Williams, fra bedre gatefidelitet (hvor konsekvent du er i stand til å sette opp riktig operasjon) til optimaliserte laserstråleformer og kraftigere lasere.

Begge selskapene ser ut til å være sikre på at dette ikke vil ta lang tid. QuEra avduket allerede en 256-atoms kvantesimulator i fjor, og, i følge hjemmesiden deres, en 64-qubit kvantedatamaskin "kommer snart." ColdQuanta er mer spesifikk, med et løfte om at det 100-qubit Hilbert-datamaskin vil være tilgjengelig i år.

Hvor raskt nøytrale atomer kan hamle opp med industriledende teknologier som superledende qubits og fangede ioner gjenstår å se, men det ser ut som en lovende ny utfordrer har gått inn i kvantekappløpet.

Bildekreditt: Shahadat Rahman på Unsplash

Tidstempel:

Mer fra Singularity Hub