Ostatni eksperyment przeprowadzony przez zespół badaczy z Doliny Kwantowej w Monachium znacząco przysunął nas ku ciągłej pracy z dużymi macierzami atomów, zbliżając nas o krok do rozwoju skalowalnych i odpornych na błędy komputerów kwantowych. Pod kierownictwem Johanness’a Zeihra i pod nadzorem Immanuela Blocha, zespół skutecznie zwiększył rozmiar macierzy kubitów zneutralizowanych atomów, osiągając ciągłą pracę macierzy z 1 200 atomów przez ponad godzinę.
W swoim eksperymencie, przeprowadzonym w Instytucie Maxa Plancka do Optyki Kwantowej, badacze wprowadzili innowacyjną metodę, która adresuje jedno z głównych wyzwań związanych ze skalowaniem podejścia zneutralizowanych atomów. Zwykle rozwijanie macierzy zneutralizowanych atomów w optycznych kratkach lub pęsetach wymaga zwiększonego czasu przygotowania w miarę wzrostu rozmiaru systemu. To utrudnienie w tworzeniu dużych uporządkowanych macierzy zostało pokonane dzięki metodyce zespołu, która polega na ponownym wykorzystywaniu atomów z jednego przebiegu eksperymentalnego do następnego i ciągłej ponownej ładowania i dodawania atomów do macierzy.
Korzystając z tej techniki, badacze z powodzeniem stworzyli gęsto upakowane macierze zawierające ponad 1 000 atomów w obrębie kratki optycznej. Zespół osiągnął czas cyklu netto wynoszący 2,5 sekundy, ładując około 130 atomów w każdym cyklu. Poprzez ciągłe utrzymywanie macierzy i zachowanie ich rozmiaru i gęstości w czasie, przekroczono wcześniejsze ograniczenia rozmiaru systemu i czasu przygotowania.
Sukces tego eksperymentu stanowi znaczący krok naprzód w działaniu dużych systemów kwantowych. Otwiera nowe możliwości zastosowania komputingu kwantowego, omijając ograniczenia dotyczące rozmiaru systemu i czasu przygotowania. Ponadto, ciągła praca z dużymi macierzami atomów jest kluczowa dla rozwoju skalowalnych i odpornych na błędy komputerów kwantowych, umożliwiając rozwiązanie złożonych problemów, które obecnie wykraczają poza możliwości klasycznych metod obliczeniowych.
Patrząc w przyszłość, zespół przewiduje, że ich technika może prowadzić do jeszcze większych macierzy atomów, potencjalnie zawierających około 10 000 atomów. Ta skalowalność znacznie zwiększyłaby możliwości komputingu kwantowego, zwłaszcza gdy połączy się ją z ostatnimi postępami w bramkach kwantowych i obwodach kwantowych logicznych. Atomy neutralne emerging jako obiecująca platforma do komputingu kwantowego, z ciągłym strumieniem dużych postępów w macierzach atomów wzmacniających ich wykonalność.
Ostatecznym celem jest wykorzystanie tych postępów, aby mieć znaczący wpływ w różnych dziedzinach, umożliwiając symulacje i obliczenia, które obecnie są niemożliwe z wykorzystaniem technologii klasycznych obliczeniowych. Możliwość utrzymania dużych, ciągle operowanych macierzy atomów mogłaby odblokować nowe spostrzeżenia i przełomy w symulacjach kwantowych, metrologii kwantowej, zadaniach informacyjnych, zbliżając nas do realizacji pełnego potencjału komputingu kwantowego.
Zespół badawczy, w skład którego wchodzą Flavien Gyger, Maximilian Ammenwerth, Renhao Tao, Hendrik Timme, Stepan Snigirev, Immanuel Bloch i Johannes Zeiher, przeprowadził to badanie w Instytucie Maxa Plancka do Optyki Kwantowej, Monachijskim Centrum Naukowym ds. Kwantów i Technologii (MCQST), Fakultät für Physik, Uniwersytet Ludwika i Maksymiliana oraz PlanQC GmbH.
FAQ:
Q: Jaki był ostatni eksperyment przeprowadzony przez zespół badaczy z Doliny Kwantowej w Monachium?
A: Eksperyment skupiał się na ciągłej operacji dużych macierzy atomów w celu rozwoju skalowalnych i odpornych na błędy komputerów kwantowych.
Q: Kto kierował zespołem w tym eksperymencie?
A: Johannes Zeiher prowadził zespół, a doradzał im Immanuel Bloch.
Q: Jaki był rozmiar osiągniętej przez zespół macierzy atomów?
A: Zespół osiągnął ciągłą pracę macierzy z 1200 atomami przez ponad godzinę.
Q: Jakie było jedno z głównych wyzwań związane z rozszerzaniem podejścia zneutralizowanych atomów?
A: Zwiększenie rozmiaru macierzy zneutralizowanych atomów zwykle wymaga dłuższych czasów przygotowania w miarę wzrostu systemu.
Q: Jak zespół pokonał to wyzwanie?
A: Zespół wprowadził metodę, która polegała na ponownym wykorzystaniu atomów z jednego przebiegu eksperymentalnego do następnego i ciągłym ponownym ładowaniu i dodawaniu atomów do macierzy.
Q: Ile atomów było z powodzeniem ponownie ładowanych w każdym cyklu?
A: W każdym cyklu ponownie ładowano około 130 atomów, przy czasie cyklu netto wynoszącym 2,5 sekundy.
Q: Jakie są konsekwencje tego eksperymentu dla komputingu kwantowego?
A: Eksperyment stanowi znaczący krok naprzód w działaniu dużych systemów kwantowych, pokonując ograniczenia dotyczące rozmiaru systemu i czasu przygotowania. Otwiera nowe możliwości zastosowań komputingu kwantowego.
Q: Jaką rolę odgrywają duże macierze atomów w rozwoju komputerów kwantowych?
A: Ciągła praca z dużymi macierzami atomów ma kluczowe znaczenie dla rozwoju skalowalnych i odpornych na błędy komputerów kwantowych, umożliwiając rozwiązanie złożonych problemów poza zdolnościami klasycznych metod obliczeniowych.
Kluczowe pojęcia:
1. Komputing kwantowy: Dziedzina obliczeniowa wykorzystująca zjawiska kwantowe do wykonywania pewnych obliczeń efektywniej niż komputery klasyczne.
2. Macierz atomów: Zbiór atomów ułożonych w określonym wzorze lub konfiguracji do użycia w komputingu kwantowym.
3. Atom neutralny: Atom zrównoważony pod względem liczby protonów i elektronów, co oznacza, że nie ma ładunku netto.
Powiązane linki:
– Instytut Maxa Plancka
– Grupa badawcza Johannes’a Zeihera
– Monachijskie Centrum Naukowe ds. Kwantów i Technologii (MCQST)
The source of the article is from the blog toumai.es