Квантові комп’ютери з нейтральним атомом наближаються до реальності з двома новими проривами

Квантові комп’ютери з нейтральним атомом обіцяють вирішення багатьох проблем, які постають перед сучасними пристроями, але ця технологія все ще тільки зароджується. Недавні прориви в здатності контролювати та програмувати ці пристрої свідчать про те, що вони наближаються до прайм-тайму.

Найрозвиненіша сьогодні квантова технологія базується на надпровідних кубітах, які живлять процесори IBM і Google. Але поки ці пристрої використовувалися для демонстрації квантове верховенство і побудувати найбільший універсальний квантовий комп'ютер на сьогоднішній день вони мають деякі обмеження.

Для початку їх потрібно охолодити близько до абсолютного нуля, що вимагає громіздкого та дорогого кріогенного обладнання. Їхні квантові стани також дуже крихкі, зазвичай тривають лише мікросекунди, і вони здатні безпосередньо взаємодіяти лише зі своїми найближчими сусідами, що обмежує складність схем, які вони можуть реалізувати.

Квантові комп’ютери з нейтральними атомами обходять ці проблеми стороною. Вони побудовані з масиву окремих атомів, які охолоджуються до наднизьких температур за допомогою лазерного випромінювання. Інша частина пристрою не потребує охолодження, а окремі атоми можуть розташовуватися на відстані лише мікрометрів один від одного, що робить всю систему неймовірно компактною.

Квантова інформація закодована в низькоенергетичні атомні стани, які є дуже стабільними, тому ці кубіти набагато довговічніші, ніж надпровідні. Ця стабільність також ускладнює взаємодію кубітів, що ускладнює створення зв’язків, які є центральними для більшості квантових алгоритмів. Але ці нейтральні атоми можна перевести в сильно збуджений стан, який називається a стан Рідберга, вистрілюючи в нього лазерними імпульсами, які можуть бути використані, щоб сплутати їх один з одним.

Незважаючи на ці багатообіцяючі характеристики, технологія досі використовувалася переважно для квантових симуляторів, які допомагають зрозуміти квантові процеси, але не можуть реалізувати квантові алгоритми. Однак тепер два дослідження в природа, очолюваний дослідниками з компаній квантових обчислень QuEra та ColdQuanta, показали, що цю технологію можна використовувати для реалізації мультикубітових схем.

Дві групи вирішують проблему дещо по-різному. Команда QuEra приймає a новий підхід до підключення у своєму пристрої, використовуючи чітко сфокусовані лазерні промені, відомі як оптичні пінцети, для фізичного переміщення своїх кубітів. Це дозволяє їм легко обплутувати їх віддаленими кубітами, а не обмежуватися лише найближчими. ColdQuaКоманда nta, з іншого боку, заплутала свої кубіти водночас захоплююче два з них у стан Рідберга.

Обидві групи змогли реалізувати складні багатокубітні схеми. І як зазначає Ханна Вільямс з Даремського університету у Великобританії в an супровідний коментар, ці два підходи доповнюють один одного.

Фізична перестановка кубітів означає великі проміжки між операціями, але гнучке підключення дає змогу створювати набагато складніші схеми. Підхід ColdQuanta, однак, набагато швидший і може виконувати декілька операцій паралельно. «Поєднання методів, представлених цими двома групами, призвело б до створення надійної та універсальної платформи для квантових обчислень», Вільямс пише

Перш ніж це станеться, потрібно багато вдосконалень, однак, за словами Вільямса, від кращої точності воріт (наскільки послідовно ви можете налаштувати правильну роботу) до оптимізованих форм лазерного променя та більш потужних лазерів.

Проте обидві компанії, здається, впевнені, що це не займе багато часу. Минулого року QuEra вже представила 256-атомний квантовий симулятор, і згідно з їхнім веб-сайтом64-кубітний квантовий комп’ютер «незабаром з’явиться». ColdQuanta є більш конкретним, обіцяючи, що це так 100-кубітовий комп'ютер Гільберта буде доступний цього року.

Наскільки швидко нейтральні атоми зможуть наздогнати провідні в галузі технології, такі як надпровідні кубіти та захоплені іони, ще належить побачити, але, схоже, у квантову гонку вступив новий багатообіцяючий суперник.

Автор зображення: Шахадат Рахман Unsplash

• Coinsmart. Найкраща в Європі біржа біткойн та криптовалют.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. БЕЗКОШТОВНИЙ ДОСТУП.
• CryptoHawk. Альткойн Радар. Безкоштовне випробування.
• Джерело: https://singularityhub.com/2022/04/25/neutral-atom-quantum-computers-edge-closer-to-reality-with-two-new-breakthroughs/