Γερμανοί φυσικοί παγιδεύουν μεμονωμένα άτομα για δύο ώρες σε μια πρόοδο στους κβαντικούς υπολογιστές

Φυσικοί στο Max-Planck-Institut für Quantenoptik στο Γκάρχινγκ της Γερμανίας απέδειξαν μια διάρκεια ζωής παγίδευσης περιορισμένη από το κενό άνω των 7.000 δευτερολέπτων — περίπου δύο ώρες — για μεμονωμένα άτομα στροντίου-88 που συγκρατούνται σε μια συστοιχία οπτικών λαβίδων, θέτοντας ένα νέο ρεκόρ για ουδέτερα άτομα σε οπτικά δυναμικά.arxiv

Ένας απλούστερος δρόμος προς την εξαιρετικά μακροχρόνια παγίδευση

Το αποτέλεσμα, που αναρτήθηκε στον διακομιστή προδημοσιεύσεων arXiv στις 14 Ιουλίου, ξεπερνά έναν μακροχρόνιο συμβιβασμό μεταξύ της οπτικής προσβασιμότητας και του χρόνου αποθήκευσης ατόμων που περιόριζε την κλιμάκωση των κβαντικών επεξεργαστών ουδέτερων ατόμων. Με επικεφαλής ερευνητές όπως ο Johannes Zeiher και ο Immanuel Bloch, η ομάδα πέτυχε το επίτευγμα χρησιμοποιώντας έναν σχετικά απλό σχεδιασμό κρυοστάτη που διατηρεί πλήρη οπτική πρόσβαση στα άτομα χωρίς να απαιτούνται πολύπλοκα κρυογενικά περιβλήματα ή οπτικά συστήματα εντός του κενού.arxiv

Η διάταξη συνδυάζει έναν θάλαμο κενού τιτανίου βαθμού 2 που μπορεί να υποστεί ψήσιμο με ένα ψυχρό άκρο ψυγμένο στους 4 Kelvin, το οποίο λειτουργεί ως κρυοαντλία για το υπολειμματικό υδρογόνο — την κύρια πηγή αερίου υποβάθρου που περιορίζει τη διάρκεια ζωής των ατόμων σε θερμοκρασία δωματίου. Είναι σημαντικό ότι το ψυχρό άκρο βρίσκεται περίπου 30 εκατοστά μακριά από τη συστοιχία λαβίδων, ωστόσο παράγει μια έντονη μείωση της πίεσης κενού στο σημείο παγίδευσης. Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι δεν υπήρξε υποβάθμιση της διάρκειας ζωής της παγίδας με την αύξηση της ισχύος του λέιζερ, απομακρύνοντας ένα πιθανό εμπόδιο για την κλιμάκωση σε δεκάδες χιλιάδες παγιδευμένα άτομα.arxiv

Ο Sebastian Blatt και ο Johannes Zeiher, και οι δύο συνιδρυτές της startup κβαντικών υπολογιστών PlanQC με έδρα το Μόναχο, συγκαταλέγονται στους συγγραφείς της εργασίας.arxiv

Η ομάδα του Βερολίνου αντιμετωπίζει τις αλληλεπιδράσεις ατόμου-επιφάνειας

Σε μια ξεχωριστή πρόοδο που δημοσιεύθηκε στο Nature Photonics, ερευνητές στο Humboldt-Universität zu Berlin παρουσίασαν μια υβριδική νανοφωτονική παγίδα που χρησιμοποιεί φυσικές επιφανειακές ηλεκτροστατικές δυνάμεις κοντά σε μια εξαιρετικά λεπτή ίνα γυαλιού για τη συγκράτηση ψυχρών ατόμων. Η προσέγγιση διπλασίασε τον χρόνο συγκράτησης των ατόμων και επέκτεινε την αποθήκευση κβαντικών πληροφοριών κατά δέκα φορές σε σύγκριση με προηγούμενα νανοφωτονικά πειράματα.linkedin+1

Επιπτώσεις για τους κλιμακώσιμους κβαντικούς υπολογιστές

Και τα δύο αποτελέσματα αντιμετωπίζουν μια κεντρική πρόκληση στους κβαντικούς υπολογιστές ουδέτερων ατόμων: τη διατήρηση των qubits σταθερών για αρκετό χρόνο ώστε να εκτελούνται όλο και πιο σύνθετες λειτουργίες. Η ομάδα του Max-Planck εκτιμά ότι η πλατφόρμα της θα μπορούσε να επιτρέψει τη συναρμολόγηση συστοιχιών ατόμων χωρίς ελαττώματα που περιέχουν αρκετές δεκάδες χιλιάδες άτομα, με μια ρεαλιστική πορεία προς την υπέρβαση των 100.000. Οι εξελίξεις έρχονται καθώς ο ευρύτερος τομέας έχει επιταχυνθεί ραγδαία, με μια συνεργασία Harvard-MIT να επιδεικνύει μια συστοιχία 3.000 qubits ουδέτερων ατόμων που λειτουργεί συνεχώς για πάνω από δύο ώρες χρησιμοποιώντας τεχνικές αναπλήρωσης ατόμων σε εργασία που δημοσιεύθηκε στο Nature το 2025.phys+2