Tyske fysikere fanger enkeltatomer i to timer i kvantedatamaskin-gjennombrudd

Fysikere ved Max-Planck-Institut für Quantenoptik i Garching, Tyskland, har demonstrert en vakuum-begrenset fangstlevetid på mer enn 7000 sekunder — omtrent to timer — for enkeltatomer av strontium-88 holdt i en optisk pinsettmatrise, noe som setter en ny rekord for nøytrale atomer i optiske potensialer.arxiv

En enklere vei til ultralang fangst

Resultatet, publisert på preprint-serveren arXiv den 14. juli, overvinner en langvarig avveining mellom optisk tilgjengelighet og atomlagringstid som har begrenset skaleringen av kvanteprosessorer med nøytrale atomer. Ledet av forskere inkludert Johannes Zeiher og Immanuel Bloch, oppnådde teamet bragden ved å bruke et relativt enkelt kryostatdesign som opprettholder full optisk tilgang til atomene uten å kreve komplekse kryogene innkapslinger eller optikk i vakuum.arxiv

Apparatet kombinerer et bakebart vakuumkammer i grad 2-titan med en kald tupp avkjølt til 4 kelvin, som fungerer som en kryopumpe for resthydrogen — den dominerende kilden til bakgrunnsgass som begrenser atomlevetid ved romtemperatur. Avgjørende er at den kalde tuppen sitter omtrent 30 centimeter fra pinsettmatrisen, men produserer likevel en uttalt reduksjon i vakuumpress på fangststedet. Teamet fant også ingen forringelse av fangstlevetiden med økende lasereffekt, noe som fjerner en potensiell flaskehals for skalering til titusenvis av fangede atomer.arxiv

Sebastian Blatt og Johannes Zeiher, begge medgründere av den München-baserte kvantedatastartupen PlanQC, er blant forfatterne av artikkelen.arxiv

Berlin-gruppe tar for seg atom-overflate-interaksjoner

I et separat gjennombrudd publisert i Nature Photonics, demonstrerte forskere ved Humboldt-Universität zu Berlin en hybrid nanofotonisk felle som bruker naturlig forekommende elektrostatiske overflatekrefter nær en ultratynn glassfiber for å holde kalde atomer. Tilnærmingen doblet atomoppbevaringstiden og utvidet lagring av kvanteinformasjon tidoblet sammenlignet med tidligere nanofotoniske eksperimenter.linkedin+1

Implikasjoner for skalerbar kvantedatabehandling

Begge resultatene adresserer en sentral utfordring innen kvantedatabehandling med nøytrale atomer: å holde qubits stabile lenge nok til å utføre stadig mer komplekse operasjoner. Max-Planck-gruppen anslår at plattformen deres kan muliggjøre montering av feilfrie atommatriser som inneholder flere titusenvis av atomer, med en realistisk vei mot å overstige 100 000. Fremskrittene kommer samtidig som det bredere feltet har akselerert raskt, med et Harvard-MIT-samarbeid som demonstrerte en 3000-qubit nøytral-atommatrise som kjørte kontinuerlig i over to timer ved bruk av atompåfyllingsteknikker i arbeid publisert i Nature i 2025.phys+2