Due team utilizzano atomi neutri per creare circuiti quantistici

F = 0 di 87Rb e |r⟩ è uno stato Rydberg utilizzato per generare entanglement tra qubit (Dati estesi Fig. 1b). b, immagini Atom che illustrano il trasporto coerente di qubit aggrovigliati. Utilizzando una sequenza di porte a qubit singolo ea due qubit, le coppie di atomi vengono preparate ciascuna nello stato Bell (Metodi) |Φ+⟩ e quindi separate di 110 μm su un intervallo di 300 μs . c, le oscillazioni di parità indicano che il movimento non influisce in modo osservabile sull’entanglement o sulla coerenza. Sia per le misurazioni in movimento che per quelle stazionarie, la coerenza dei qubit viene preservata utilizzando una sequenza di disaccoppiamento dinamico XY8 per 300 μs (Metodi). d, Fedeltà dello stato di Bell misurata in funzione della velocità di separazione su 110 μm, dimostrando che la fedeltà non è influenzata per una mossa più lenta di 200 μs (velocità di separazione media di 0,55 μm μs-1). Riquadro: la normalizzazione per perdita di atomi durante lo spostamento si traduce in una fedeltà costante, indicando che la perdita di atomi è il meccanismo di errore dominante. Crediti: Natura (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04592-6″ width=”800″ height=”456″/>

Architettura dell’informazione quantistica resa possibile dal trasporto coerente di atomi neutri. a, Nel nostro approccio, i qubit vengono trasportati per eseguire porte di entanglement con qubit distanti, consentendo connettività programmabile e non locale. La spola dell’atomo viene eseguita utilizzando pinzette ottiche, con elevato parallelismo in due dimensioni e tra più zone che consentono manipolazioni selettive. Riquadro: i livelli atomici utilizzati. Gli stati |0⟩, |1⟩ qubit si riferiscono al mF= 0 stati dell’orologio di 87Rb e |r⟩ è uno stato di Rydberg utilizzato per generare entanglement tra qubit (Dati estesi Fig. 1b). b, immagini Atom che illustrano il trasporto coerente di qubit aggrovigliati. Utilizzando una sequenza di porte a qubit singolo ea due qubit, le coppie di atomi vengono preparate ciascuna nel |Φ+⟩ Stato della campana (Metodi) e vengono quindi separati di 110 μm su un intervallo di 300 μs. c, le oscillazioni di parità indicano che il movimento non influisce in modo osservabile sull’entanglement o sulla coerenza. Sia per le misurazioni in movimento che per quelle stazionarie, la coerenza dei qubit viene preservata utilizzando una sequenza di disaccoppiamento dinamico XY8 per 300 μs (Metodi). d, Fedeltà dello stato di Bell misurata in funzione della velocità di separazione su 110 μm, che mostra che la fedeltà non è influenzata per una mossa inferiore a 200 μs (velocità di separazione media di 0,55 μm μs-1). Riquadro: la normalizzazione per perdita di atomi durante lo spostamento si traduce in una fedeltà costante, indicando che la perdita di atomi è il meccanismo di errore dominante. Crediti: natura (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04592-6

Due team di ricercatori indipendentemente hanno dimostrato la fattibilità dell’utilizzo di atomi neutri per creare circuiti quantistici: entrambi hanno i contorni del loro lavoro sulla rivista natura. Uno dei gruppi, con membri dell’Università del Wisconsin, Madison, ColdQuanta e Riverlane, ha eseguito con successo per la prima volta un algoritmo su un computer quantistico ad atomi freddi. Il secondo gruppo, con membri di Harvard, MIT, QuEra Computing Inc., dell’Università di Innsbruck e dell’Accademia austriaca delle scienze, ha dimostrato che era possibile costruire un processore quantistico basato sul trasporto coerente di array di atomi entangled. Hannah Williams, con la Durham University, ha pubblicato un articolo su News & Views nello stesso numero di rivista che delinea le recenti ricerche sull’uso di atomi neutri per creare circuiti quantistici e il lavoro svolto dai due team in questi recenti sforzi.

Con il progredire della ricerca sulla costruzione di un computer quantistico vero e utilizzabile, si sono evoluti più progetti: i due principali contendenti prevedono l’uso di qubit basati su ioni intrappolati o campi elettrostatici. Ma entrambi gli approcci si sono rivelati difficili da scalare fino a sistemi di grandi dimensioni. Per questo motivo, alcuni ricercatori si sono rivolti allo studio della possibilità di utilizzare atomi neutri in un computer del genere. Il vantaggio di un tale approccio, come osserva Williams, è che sarebbe molto più facile scalare su sistemi molto più grandi: array di centinaia di atomi neutri sono già stati utilizzati per creare porte logiche. nei due nuovi sforzi, entrambi i gruppi di ricerca hanno dimostrato che è possibile utilizzare un tale approccio per creare circuiti multi-qubit; l’hanno appena fatto in modi diversi.

Entrambi i team hanno codificato i qubit nelle loro macchine in uno stato di bassa energia, ma differivano nel modo in cui li gestivano. Un team ha impigliato atomi che non erano adiacenti l’uno all’altro usando pinzette ottiche per spostarli e poi li ha usati per dimostrare che l’approccio potrebbe essere utilizzato per realizzare uno stato di informazione quantistica ben consolidato. L’altro team ha impigliato coppie di qubit usando raggi laser per creare un complesso di sei qubit in uno stato Greenberger-Horne-Zeilinger. Hanno quindi utilizzato il loro sistema per eseguire due algoritmi quantistici: uno che misurava l’energia molecolare di un dato atomo, l’altro per lavorare sul problema MaxCut.

Il lavoro di entrambi i team suggerisce che l’uso di atomi neutri per creare circuiti quantistici è un’opzione praticabile per ulteriori ricerche incentrate sulla creazione di un computer quantistico funzionante.


L’uso di due diversi elementi crea nuove possibilità nei computer quantistici atomici ibridi


Maggiori informazioni:
TM Graham et al, Entanglement multi-qubit e algoritmi su un computer quantistico ad atomi neutri, natura (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04603-6

Dolev Bluvstein et al, Un processore quantistico basato sul trasporto coerente di array di atomi entangled, natura (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04592-6

Hannah J. Williams, Gli atomi neutri versatili affrontano i circuiti quantistici, natura (2022). DOI: 10.1038/d41586-022-01029-y

© 2022 Scienza X Rete

Citazione: due team utilizzano atomi neutri per creare circuiti quantistici (2022, 22 aprile) recuperati il ​​22 aprile 2022 da https://phys.org/news/2022-04-teams-neutral-atoms-quantum-circuits.html

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