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美國哈佛大學(xué)的一項(xiàng)最新研究展示了一種創(chuàng)新型原子“傳送帶”系統(tǒng)，該技術(shù)有望徹底解決中性原子量子計(jì)算中因原子丟失導(dǎo)致的可擴(kuò)展性難題。研究團(tuán)隊(duì)通過光鑷陣列實(shí)現(xiàn)了原子的實(shí)時(shí)補(bǔ)充與替換，為大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的開發(fā)開辟了新路徑。該研究成果最近發(fā)表于《自然》（Nature）雜志。 在當(dāng)前量子計(jì)算領(lǐng)域，超導(dǎo)電路（谷歌、IBM主導(dǎo)）和囚禁離子技術(shù)仍占據(jù)主流地位。而中性原子量子計(jì)算作為新興路線，憑借其獨(dú)特的并行操控能力和近期獲得的重大投資，正迅速成為最有潛力的競爭方案之一。 哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)在該項(xiàng)研究中實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破。他們在高真空裝置中構(gòu)建了包含超過3000個(gè)銣原子的二維陣列，原子間距精確控制在9微米。創(chuàng)新性地在運(yùn)算陣列下方設(shè)置了原子儲層，通過光鑷技術(shù)將儲層原子逐個(gè)傳輸至制備區(qū)，形成預(yù)備陣列。通過精密操控，新陣列可準(zhǔn)確替換原有陣列，實(shí)現(xiàn)“熱插拔”式原子更新。 該系統(tǒng)的核心創(chuàng)新在于采用“邏輯量子比特”架構(gòu)——將量子信息編碼在原子組而非單個(gè)原子上。這種設(shè)計(jì)確保了即使部分原子丟失，量子信息仍能保持完整并可轉(zhuǎn)移至新陣列。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了替換過程中的實(shí)時(shí)誤差校正，通過在淘汰舊陣列前讀取其量子態(tài)，有效修正計(jì)算錯(cuò)誤。 盡管該技術(shù)尚未投入實(shí)際量子計(jì)算應(yīng)用，但團(tuán)隊(duì)已通過輔助研究證明，基于原子陣列的誤差校正能力已達(dá)到與其他量子計(jì)算平臺相當(dāng)?shù)姆�(wěn)健性水平。這項(xiàng)突破不僅大幅提升了中性原子量子計(jì)算的實(shí)用性，更使其成為當(dāng)前最具發(fā)展前景的量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)方案之一。 此項(xiàng)研究標(biāo)志著量子計(jì)算技術(shù)競爭進(jìn)入新階段，中性原子平臺有望引領(lǐng)下一代大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向。 --《自然》網(wǎng)站（www.nature.com） |
