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Atom Computing 报告在扩大中性原子量子比特阵列方面取得进展

2024-02-17 23:48:54 来源:中存储

量子计算 (QC) 面临的扩展挑战是艰巨而多样的。人们普遍认为,需要 100 万个(或更多)量子比特才能提供实际的容错 QC。这也是一个多样化的挑战,因为今天有许多量子比特类型(超导、俘获离子、中性原子、光子学、拓扑、量子点等),每种类型都面临着非常不同的放大方法;例如,在固态系统中,部分挑战通常涉及固定量子比特的有效互连,而基于中性原子和捕获离子的系统可能需要实际移动量子比特。

Atom Computing 报告在扩大中性原子量子比特阵列方面取得进展

最近,中性原子专家 Atom Computing 报告了正在开发的技术,该技术现在允许它用量子比特(中性原子)完全加载 1225 个位点的阵列。Atom在1月下旬发布了一篇关于这项工作的论文,解释了一些技术细节。去年秋天,Atom 首次报告创建了一个拥有 1225 个站点的阵列,其中有 1180 个站点被占用,声称是第一个突破 1000 个“量子比特”门槛的阵列。

这篇新论文详细介绍了Atom扩展其阵列的方法,该公司表示,这是其有效扩展和纠错道路上的重要一步。

“在这个协议中,镊子提供原子的微观重排,而腔增强晶格能够产生大量的深光学势,从而实现原子的快速低损耗成像。我们应用此协议来演示 1225 个站点阵列的确定性填充(每个站点占用率为 99%)。由于储层反复充满新鲜原子,因此阵列可以无限期地保持填充状态。我们预计该协议将与中路重新加载兼容,这将是运行大规模纠错量子计算的关键能力,其持续时间超过系统中单个原子的寿命,“研究人员写道。

目前,量子处理器上的量子比特计数范围从个位数到数百不等。去年 12 月,IBM 推出了一个 1121 量子比特的 Condor QPU(尚未推出)和一个较小的 133 量子比特的 Heron QPU,该 QPU 经过优化,可与多个 QPU 组合成更大的量子系统。QuEra是另一家基于中性原子的QC开发商,它有一个256量子比特(Aquila)设备,并在1月份展示了QuEra表示将在2026年实现10,000个物理量子比特和100个逻辑量子比特的路线图。

扩大物理量子比特计数和逻辑量子比特计数(由许多物理量子比特组成以实现纠错)的竞赛正在进行中。

Atom Computing 报告在扩大中性原子量子比特阵列方面取得进展

以下是该论文的简要说明:

“通常,镊子重排是通过随机将单个原子加载到阵列中的每个陷阱中,对原子进行成像以确定陷阱占用率,然后重新排列阵列内的原子以创建确定性占用的子阵列来执行的。至关重要的是,使用这种方法的最终数组中包含的原子数不大于最初加载的数量。此外,由于初始加载是随机的,因此阵列中的位点数量通常必须比预期的最终子阵列大得多(尽管在某些条件下,可以实现近乎确定的加载)。

“最近,从光学偶极子陷阱”储层“中重复加载”缓冲“阵列表明,人们可以将六位点目标阵列的填充与冷储层的单次加载解耦。在这项工作中,我们将这一概念扩展到储层阵列的重复加载,从中我们创建了一个确定性填充的目标阵列(通常为 99%),该阵列在 1225 个位点中超过 1200 个 171Yb 原子。这是通过将光镊阵列与腔体增强光学晶格相结合来实现的,以提供微观控制和对大量原子进行快速、高保真、低损耗成像所需的大量深阱。

Atom Computing 报告在扩大中性原子量子比特阵列方面取得进展

Atom Computing 论文(腔体增强光晶格中 171Yb 原子阵列的迭代组装),https://arxiv.org/abs/2401.16177

上图:Atom Computing的基于中性原子的量子系统。来源:Atom Computing