量子盘算迈出了一大步

来自哈佛-麻省理工学院超冷原子中间(Harvard-MIT Center for ultra - cold Atoms)和其他一些大学的物理学家团队开辟了一种特别范例的量子盘算机，称为可编程量子模仿器，可以或许利用256个量子比特。

该体系标记着朝着建筑大范围量子呆板的偏向迈出了紧张一步，量子呆板可以用来展现一系列庞大的量子历程，并终极关心在质料科学、通讯技能、金融和很多其他范畴带来实际天下的突破，降服了当今最快的超等盘算机都无法降服的研究停滞。量子位是量子盘算机运行的根本构件，也是其庞大处置惩罚本领的泉源。

哈佛量子打算(Harvard Quantum Initiative)的团结主任、乔治·瓦斯默·莱弗里特(George Vasmer Leverett)物理学传授米哈伊尔·鲁金(Mikhail Lukin)说，“这将该范畴带入一个迄今为止没有人涉足过的新范畴。”Sepehr Ebadi是是这项研究的第一作者。依据他的说法，体系亘古未有的范围和可编程性使其处于量子盘算机比赛的前沿，它使用微小标准下物质的神奇特性来极大地进步处置惩罚本领。在得当的情形下，量子位的增添意味着该体系可以比尺度盘算机运行的经典位存储和处置惩罚指数级多的信息。256量子位大概孕育发生的量子态数目凌驾了太阳系原子的数目。

这个模仿器已经许可研究职员观看到一些曩昔从未在试验上实现过的奇怪的物质量子态，并举行量子相变研究，其准确性足以作为磁在量子程度上怎样事情的教科书典范。这些试验提供了关于量子物理底子质料特性的有力看法，并可以关心科学家们设计具有奇怪特性的新质料。

该项目利用了研究职员在2017年开辟的一个平台的明显升级版本，该平台可以或许到达51量子位的巨细。这个较旧的体系许可研究职员捕获超冷的铷原子，并利用一种称为光镊的一维单独聚焦激光束阵列将它们按特定的次序分列。这个新体系许可原子在二维光镊阵列中组装。这将可实现的体系巨细从51个量子位增添到256个。使用镊子，研究职员可以将原子分列成完好陷的模式，并制造出可编程的形状，如正方形、蜂窝状或三角形晶格，以设计量子位元之间的差别相互作用。Ebadi说:“这个新平台的重要设置装备摆设是一种被称为空间光调制器的设置装备摆设，它被用来塑造一个光波前，从而孕育发生数百个单独聚焦的光镊光束。”“这些设置装备摆设素质上与盘算机投影仪中用于在屏幕上表现图像的设置装备摆设雷同，但我们已经将它们改革成我们的量子模仿器的要害组件。”

原子在光镊中的初始载荷是随机的，研究职员一定移动原子以使其分列成目的多少形状。研究职员利用第二组移动的光镊将原子拖到它们想要的位置，消除了初始的随机性。激光让研究职员完全操纵原子量子位元的位置及其干系量子利用。

研究职员现在正致力于通过革新激光对量子位的操纵和使体系更具可编程性来革新该体系。他们也在积极探究怎样将该体系用于新的应用，从探究奇怪的量子物质情势到办理可以在量子比特上天然编码的具有挑衅性的实际题目。

“这项事情为很多新的科学偏向提供了大概，”Ebadi说。“我们离这些体系能做的事变的极限还很远。”