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2024 年 QSA 合座东说念主员会议。图片开头：伯克利实验室
在量子揣测机处置复杂问题之前，探讨东说念主员必须拓荒无意长时代陆续大齐量子比特（量子揣测机的构建块）的本领。中性原子在这项责任中发扬着紧要作用，而况有望用于量子揣测，因为它们为构建量子比特和完毕量子运算提供了一个瓦解、可控且可膨胀的平台。
乍一看，中性原子（莫得净电荷的粒子，均衡相称数目的质子和电子）似乎是量子处理器的平直聘请。可是，与其他类型的量子比特同样，它们容易受到环境噪声和扫尾颓势的影响，这可能会导致量子揣测机出错。
合作探讨团队在拓荒基于中性原子的量子揣测硬件和本领方面获得了流毒进展，使可膨胀量子揣测的改日更接近执行。量子系统加快器 （QSA） 由劳伦斯伯克利国度实验室 （Berkeley Lab） 指示，是一个国度量子信息科学探讨中心，收罗了来自 14 个机构的 250 多名大师。
QSA 附庸科学家拓荒了翻新款式，用于创建瓦解、可控、可膨胀的平台，用于构建硬件和实施量子运算。
被困在聚焦激光束中的中性原子不易受到环境扰动的影响，因此不错更有用地处理量子信息。通过将中性原子摆设成阵列，探讨东说念主员不错创建具稀有十或数百个量子比特的更大齐子系统，这关于履行复杂的量子模拟和拓荒大范围量子揣测机至关紧要。
第一个可重构的中性原子阵列的拓荒记号着量子揣测的一个紧要里程碑。来自哈佛大学、麻省理工学院和其他机构的探讨东说念主员演示了“光镊”的使用，该镊子使用聚焦激光束将中性原子拿获并定位到特定确立中。
这项翻新在 2021 年发表在《当然》杂志上的一篇论文中进行了谛视先容，允许创建可重构数组，这关于量子揣测机中量子比特的生动联想和优化至关紧要。精准扫尾原子位置的智商提高了量子运算的可靠性和成果，为更庞大和可膨胀的量子揣测机铺平了说念路。
他们的量子模拟器也曾无意发现物资的新量子相，并促进了对量子相变的谛视探讨。
可重构中性原子阵列再次成为 2023 年发表在《当然》杂志上的另一项由 QSA 主导的紧要探讨中的要道本领，在该探讨中，探讨东说念主员创建了精准的纠缠逻辑门，以 99.5% 的保真度完毕了双量子比特操作。保真度是估量量子运算履行精度的筹议，关于构建和膨胀可靠的量子揣测机至关紧要。
“基于这些探讨，中性原子阵列成为可编程量子模拟和量子信息处理的率先平台，”哈佛量子野心伙同主任、该探讨的资深作家 Mikhail Lukin 说。“在 QSA 的扶持下，咱们再行界说了量子信息科学的前沿。”
哈佛大学和麻省理工学院的 QSA 探讨小组与 QuEra Computing 合作，应用这两项早期探讨中的阅历教学，最近在《当然》杂志上发表了新的实验扫尾，展示了可重构原子阵列若何从根底上矫正纠错本领，这对可靠的量子揣测至关紧要。
通过更有用地处置猖獗，量子处理器不错以更高的精度履行更复杂的揣测。这项最新探讨探索了翻新的科学款式，以提高量子系统的谨慎性，冲破了该范围的界限。
国产拳交在另一项探讨中，由芝加哥大学、哈佛大学、加州理工学院和亚利桑那大学的跨学科团队进行，探讨东说念主员为一种称为量子低密度奇偶校验 （qLDPC） 的迥殊防错码拓荒了一种实验和表面蓝图，可用于膨胀量子算法。
在这项探讨中，这些 qLDPC 代码诓骗中性原子四肢中枢本领有用地陆续猖獗，这项任务往往需要数千个逻辑量子比特。通过模拟原子的重排，探讨东说念主员不错减少支拨，使系统无意在不需要过多资源的情况下保执高性能。
“QSA 扶持的基础科学探索是这些突出的中枢，”Lukin 说。“通过 QSA，咱们无意跨机构和解并造访咱们将通盘这个词量子信息科学范围普及到新水平所需的不同专科常识和所需的资源。”
QSA 是动力部的五个国度量子信息科学探讨中心之一，专注于量子揣测的通盘三种主要本领：超导电路、囚禁离子系统和中性原子。
除了共同联想和制造新的量子硬件外，QSA 团队成员还在拓荒软件扫尾系统，以操作这些建造和算法，用于紧要的物理、化学、材料和生物应用。通过在量子本领的各个方面进行合作，该中心正在匡助将该范围从表面转机为执行全国的器具。
期刊信息： Nature国产 gv