science >> Wetenschap >  >> Fysica

Twee teams gebruiken neutrale atomen om kwantumcircuits te maken

Kwantuminformatiearchitectuur mogelijk gemaakt door coherent transport van neutrale atomen. a, In onze benadering worden qubits getransporteerd om verstrengelingspoorten uit te voeren met verre qubits, waardoor programmeerbare en niet-lokale connectiviteit mogelijk wordt. Atom-shuttling wordt uitgevoerd met behulp van een optische pincet, met een hoge parallelliteit in twee dimensies en tussen meerdere zones, waardoor selectieve manipulaties mogelijk zijn. Inzet:de gebruikte atomaire niveaus. De |0⟩, |1⟩ qubit-toestanden verwijzen naar de mF = 0 klokstatussen van 87 Rb, en |r⟩ is een Rydberg-toestand die wordt gebruikt voor het genereren van verstrengeling tussen qubits (Extended Data Fig. 1b). b, Atom-afbeeldingen die coherent transport van verstrengelde qubits illustreren. Met behulp van een reeks single-qubit- en two-qubit-poorten worden atoomparen elk voorbereid in de |Φ + ⟩ Bell state (methoden), en worden dan gescheiden door 110 m over een spanwijdte van 300 s. c, Pariteitsoscillaties geven aan dat beweging geen waarneembare invloed heeft op verstrengeling of coherentie. Voor zowel de bewegende als de stationaire metingen wordt de qubit-coherentie behouden met behulp van een XY8 dynamische ontkoppelingsreeks voor 300 s (methoden). d, Gemeten Bell-state-getrouwheid als functie van de scheidingssnelheid over de 110 m, waaruit blijkt dat de getrouwheid niet wordt beïnvloed voor een beweging langzamer dan 200 s (gemiddelde scheidingssnelheid van 0,55 m μs −1 ). Inzet:normalisatie door atoomverlies tijdens de verplaatsing resulteert in constante trouw, wat aangeeft dat atoomverlies het dominante foutmechanisme is. Krediet:Natuur (2022). DOI:10.1038/s41586-022-04592-6

Twee teams van onafhankelijk werkende onderzoekers hebben de haalbaarheid aangetoond van het gebruik van neutrale atomen om kwantumcircuits te creëren - beide hebben de hoofdlijnen van hun werk gepubliceerd in het tijdschrift Nature . Een van de groepen, met leden van de Universiteit van Wisconsin, Madison, ColdQuanta en Riverlane, voerde voor het eerst met succes een algoritme uit op een koude atoomkwantumcomputer. De tweede groep, met leden van Harvard, MIT, QuEra Computing Inc., de Universiteit van Innsbruck en de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen, toonde aan dat het mogelijk was om een ​​kwantumprocessor te bouwen op basis van coherent transport van verstrengelde atoomarrays. Hannah Williams, verbonden aan Durham University, heeft een artikel in News &Views gepubliceerd in hetzelfde tijdschriftnummer waarin recent onderzoek wordt geschetst naar het gebruik van neutrale atomen om kwantumcircuits te creëren en het werk dat de twee teams in deze recente inspanningen hebben gedaan.

Naarmate het onderzoek naar het bouwen van een echte en bruikbare kwantumcomputer vorderde, zijn er meerdere ontwerpen geëvolueerd - de twee belangrijkste kanshebbers omvatten het gebruik van qubits op basis van ingesloten ionen of elektrostatische velden. Maar beide benaderingen zijn moeilijk op te schalen naar grote systemen. Daarom hebben sommige onderzoekers de mogelijkheid onderzocht om neutrale atomen in zo'n computer te gebruiken. 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. + Verder verkennen

Using two different elements creates new possibilities in hybrid atomic quantum computers

© 2022 Science X Network




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Hoe een prokaryotisch celmodel te maken
  2. Welke functies delen mitochondria en bacteriën?
  3. Gene ontdekking kan cassaveziekte bestrijden, voedselzekerheid vergroten
  4. Stappen voor het succesvol telen van zoete aardappelen in Washington
  5. Wat zijn de verschillen tussen PCR en klonen?
  6. Verplichte etikettering op genetisch gemanipuleerde voedingsmiddelen kan de aankopen van klanten verminderen
  7. Signaaltransductie: definitie, functie, voorbeelden
  8. Vergelijking van de hoeveelheid energie die twee soorten Galapagos-schildpadden nodig hebben om om te keren als ze eenmaal zijn omgedraaid
  9. Vroegtijdige waarschuwing gezondheids- en welzijnssysteem kan boeren miljoenen ponden besparen

Wetenschap