Němečtí fyzici uvěznili jednotlivé atomy na dvě hodiny, což představuje pokrok v kvantových počítačích

Fyzici z Max-Planck-Institut für Quantenoptik v německém Garchingu demonstrovali životnost uvěznění omezenou vakuem v délce více než 7 000 sekund – přibližně dvě hodiny – pro jednotlivé atomy stroncia-88 držené v poli optických pinzet, čímž stanovili nový rekord pro neutrální atomy v optických potenciálech.arxiv

Jednodušší cesta k ultra-dlouhému uvěznění

Výsledek, zveřejněný na serveru pro předtisky arXiv 14. července, překonává dlouhodobý kompromis mezi optickou přístupností a dobou uchování atomů, který omezoval škálování kvantových procesorů na bázi neutrálních atomů. Tým pod vedením vědců, mezi nimiž jsou Johannes Zeiher a Immanuel Bloch, dosáhl tohoto úspěchu pomocí relativně jednoduché konstrukce kryostatu, která zachovává plný optický přístup k atomům, aniž by vyžadovala složité kryogenní kryty nebo optiku ve vakuu.arxiv

Zařízení kombinuje vakuovou komoru z titanu 2. třídy, kterou lze vypalovat, se studeným hrotem chlazeným na 4 kelviny, který funguje jako kryopumpa pro zbytkový vodík – hlavní zdroj pozadového plynu, který omezuje životnost atomů při pokojové teplotě. Klíčové je, že studený hrot je umístěn přibližně 30 centimetrů od pole pinzet, přesto však vytváří výrazné snížení tlaku vakua v místě uvěznění. Tým také nezjistil žádnou degradaci životnosti pasti se zvyšujícím se výkonem laseru, což odstraňuje potenciální úzké hrdlo pro škálování na desítky tisíc uvězněných atomů.arxiv

Sebastian Blatt a Johannes Zeiher, oba spoluzakladatelé mnichovského startupu PlanQC zabývajícího se kvantovými počítači, jsou mezi autory článku.arxiv

Berlínská skupina se zabývá interakcemi atomů s povrchem

V dalším pokroku publikovaném v Nature Photonics vědci z Humboldt-Universität zu Berlin demonstrovali hybridní nanofotonickou past, která využívá přirozeně se vyskytující povrchové elektrostatické síly v blízkosti ultratenkého skleněného vlákna k udržení studených atomů. Tento přístup zdvojnásobil dobu retence atomů a desetinásobně prodloužil uchování kvantové informace ve srovnání s předchozími nanofotonickými experimenty.linkedin+1

Důsledky pro škálovatelné kvantové počítání

Oba výsledky řeší ústřední výzvu v kvantovém počítání s neutrálními atomy: udržet qubity stabilní dostatečně dlouho pro provádění stále složitějších operací. Skupina z Max-Planckova institutu odhaduje, že jejich platforma by mohla umožnit sestavení bezchybných polí atomů obsahujících několik desítek tisíc atomů, s reálnou cestou k překročení hranice 100 000. Tyto pokroky přicházejí v době, kdy se celá oblast rychle zrychluje, přičemž spolupráce mezi Harvardem a MIT v roce 2025 v časopise Nature demonstrovala pole 3 000 qubitů na bázi neutrálních atomů běžící nepřetržitě déle než dvě hodiny pomocí technik doplňování atomů.phys+2