近日，芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院的科學(xué)家在中性原子量子計(jì)算領(lǐng)域取得重大突破，首次實(shí)現(xiàn)了具有512個(gè)量子位的雙元素原子混合陣列。
據(jù)悉，量子位作為量子計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)件，能夠通過不同技術(shù)制成。其中一種技術(shù)是利用激光捕獲中性原子以制造量子位，并在2018年獲諾貝爾獎。此前，用于量子計(jì)算的中性原子體系只局限于單個(gè)原子元素陣列。但由于陣列中的每個(gè)原子都具有相同特性，因此要在不干擾相鄰原子的情況下，測量單個(gè)原子是極其困難的。
現(xiàn)在，助理教授Hannes Bernien所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一個(gè)由銣原子和銫原子構(gòu)成的雙元素中性原子陣列，可以單獨(dú)控制單個(gè)原子，并觀察到兩個(gè)元素之間的干擾可以忽略不計(jì)。他們還實(shí)現(xiàn)了首個(gè)由512個(gè)量子位組成的中性原子體系，為輔助量子比特輔助量子協(xié)議提供了途徑，例如量子非破壞性測量和量子糾錯，以及連續(xù)運(yùn)行的量子處理器和傳感器。
目前，谷歌和IBM公司的量子計(jì)算機(jī)由超導(dǎo)電路構(gòu)成，只達(dá)到約130個(gè)量子位。盡管芝加哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)的設(shè)備還不算是量子計(jì)算機(jī)，但由原子陣列制成的量子計(jì)算機(jī)將更容易擴(kuò)大規(guī)模，帶來一些新的突破。
Hannes Bernien說：“這種混合的設(shè)計(jì)，可以分別對這些元素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。我們可以用一種元素原子做實(shí)驗(yàn)，同時(shí)刷新另一種元素原子，再切換過來，這樣我們一直有可利用的量子位。”
該研究論文題為“Dual-Element, Two-Dimensional Atom Array with Continuous-Mode Operation”，已于3月2日發(fā)表在《物理評論X》上。
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