Οι κβαντικοί υπολογιστές ουδέτερου-ατόμου επιστρέφουν δυνατά στην κούρσα

Στην κούρσα για την κατασκευή του πρώτου, χρήσιμου, μεγάλης κλίμακας κβαντικού υπολογιστή, οι ερευνητές εξερευνούν πολλούς διαφορετικούς δρόμους, ο καθένας με τα δικά του δυνατά σημεία και τους δικούς του περιορισμούς. Προσεγγίσεις που χρησιμοποιούν ουδέτερα άτομα προσφέρουν ένα επεκτάσιμο σύστημα, όμως η συνέπεια των ατομικών αλληλεπιδράσεων – η κβαντική τους πιστότητα – υπολείπεται σε σχέση με αυτή άλλων αρχιτεκτονικών. Τώρα, χτίζοντας σε πρόσφατες βελτιώσεις στον έλεγχο των ατόμων σε υψηλά διεγερμένες καταστάσεις «Rydberg», ο Harry Levine στο Πανεπιστήμιο Harvard και συνεργάτες του έχουν επιδείξει ένα κβαντικό υπολογιστή ουδέτερου ατόμου που πετυχαίνει πιστότητες που συναγωνίζονται τους υψηλότερης αποδοτικότητας ανταγωνιστές του.

Η ομάδα εκτέλεσε λειτουργίες κβαντικής λογικής σε συστάδες δυο ή τριών στενά κατανεμημένων στο χώρο ατόμων ρουβιδίου που κρατούνται χωριστά σε οπτικές λαβίδες. Τα άτομα κατέστησαν διεμπλεκόμενα όταν ένα από αυτά διεγέρθηκε από ένα λέιζερ σε μια κατάσταση Rydberg – μια κατάσταση στην οποία το πιο απομακρυσμένο ηλεκτρόνιο είναι υψηλά διεγερμένο. Η μετάβαση στην κατάσταση αυτή επίσης εμπόδισε τους γείτονες του ατόμου από το να διεγερθούν ταυτόχρονα, μια κατάσταση που είναι ουσιώδης για τη δημιουργία λογικών πυλών που συνίστανται από δυο, ακόμη και τρία, κβαντικά bits (qubits). Η ικανότητα να φιλοξενούνται πύλες πολλαπλών qubits δείχνει ότι αυτή η πλατφόρμα μπορεί να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην εφαρμογή ορισμένων κβαντικών αλγορίθμων.

Μέχρι τώρα, ο Levine και οι συνεργάτες του έχουν διαχειριστεί μια σειρά πέντε συστάδων των δυο-ατόμων ταυτόχρονα, αλλά δεν βλέπουν εμπόδια για να επεκτείνουν τη διάταξη για να δημιουργηθούν δισδιάστατα πλέγματα δωδεκάδων ακόμη εκατοντάδων qubits. (Μια άλλη ομάδα, για παράδειγμα έχει πειραματιστεί με μια τετράγωνη συστοιχία qubits ουδέτερου ατόμου). Σε αυτή τη διαμόρφωση, θα επέλεγαν δυο ή τρία παρακείμενα άτομα για να υλοποιήσουν υψηλής πιστότητας πύλες δυο – ή τριών – qubits, όπως απαιτείται.

Πηγή: APS

Περισσότερα στη δημοσίευση: Parallel Implementation of High-Fidelity Multiqubit Gates with Neutral Atoms. Physical Review Letters.