Vokietijos fizikai užfiksavo pavienius atomus dviem valandoms, pasiekę pažangą kvantiniame skaičiavime

Fizikai iš Max-Planck-Institut für Quantenoptik Garching mieste, Vokietijoje, pademonstravo vakuume ribojamą daugiau nei 7 000 sekundžių – maždaug dviejų valandų – pavienių strončio-88 atomų, laikomų optinių pincetų masyve, išlaikymo trukmę, nustatydami naują neutralių atomų optiniuose potencialuose rekordą.arxiv

Paprastesnis kelias į itin ilgą išlaikymą

Rezultatas, liepos 14 d. paskelbtas arXiv išankstinių publikacijų serveryje, įveikia ilgalaikį kompromisą tarp optinio prieinamumo ir atomų saugojimo laiko, kuris ribojo neutralių atomų kvantinių procesorių mastelį. Vadovaujami mokslininkų, įskaitant Johannesą Zeiherį ir Immanuelį Blochą, komanda šį pasiekimą įgyvendino naudodama palyginti paprastą kriostato konstrukciją, kuri išlaiko visišką optinę prieigą prie atomų, nereikalaudama sudėtingų kriogeninių gaubtų ar vakuume esančios optikos.arxiv

Įrenginyje sujungta 2 klasės titano vakuuminė kamera, kurią galima kaitinti, su 4 kelvinų temperatūros šaltu antgaliu, kuris veikia kaip kriosiurblys likutiniam vandeniliui – pagrindiniam foninių dujų šaltiniui, ribojančiam atomų gyvavimo trukmę kambario temperatūroje. Svarbu tai, kad šaltas antgalis yra maždaug 30 centimetrų atstumu nuo pincetų masyvo, tačiau vis tiek žymiai sumažina vakuuminį slėgį fiksavimo vietoje. Komanda taip pat nenustatė spąstų gyvavimo trukmės sumažėjimo didėjant lazerio galiai, pašalindama galimą kliūtį didinant mastelį iki dešimčių tūkstančių užfiksuotų atomų.arxiv

Sebastianas Blattas ir Johannesas Zeiheris, abu Miunchene įsikūrusio kvantinių skaičiavimų startuolio PlanQC įkūrėjai, yra tarp straipsnio autorių.arxiv

Berlyno grupė sprendžia atomų ir paviršiaus sąveikos problemas

Kitame pasiekime, paskelbtame Nature Photonics, Humboldt-Universität zu Berlin mokslininkai pademonstravo hibridinį nanofotoninį spąstą, kuriame naudojamos natūraliai atsirandančios paviršiaus elektrostatinės jėgos šalia itin plono stiklo pluošto šaltiems atomams laikyti. Šis metodas padvigubino atomų išlaikymo laiką ir dešimteriopai pailgino kvantinės informacijos saugojimą, palyginti su ankstesniais nanofotoniniais eksperimentais.linkedin+1

Poveikis keičiamo mastelio kvantiniam skaičiavimui

Abu rezultatai sprendžia pagrindinį neutralių atomų kvantinio skaičiavimo iššūkį: išlaikyti kubitus stabilius pakankamai ilgai, kad būtų galima atlikti vis sudėtingesnes operacijas. Max-Planck grupė skaičiuoja, kad jų platforma galėtų leisti surinkti be defektų atomų masyvus, kuriuose būtų kelios dešimtys tūkstančių atomų, su realiu keliu viršyti 100 000. Ši pažanga vyksta sparčiai besivystančioje srityje, kai Harvardo ir MIT bendradarbiavimo metu 2025 m. žurnale Nature paskelbtame darbe buvo pademonstruotas 3 000 kubitų neutralių atomų masyvas, nepertraukiamai veikiantis daugiau nei dvi valandas, naudojant atomų papildymo metodus.phys+2