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量子計算機|創記錄的混合原子陣列可以為量子計算機RAM和CPU提供動力

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量子計算機|創記錄的混合原子陣列可以為量子計算機RAM和CPU提供動力

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據悉 ， 芝加哥大學（University of Chicago）的研究人員展示了一項有助于擴大量子計算機規模的關鍵技術 ， 并利用它創建了一個具有破紀錄的512量子位的模型 。 該團隊將兩種元素的原子組合成一個數組 ， 這樣一來 ， 一種類型的原子可以在同一時間進行操作 ， 而不會干擾它的鄰居 。
量子計算機是利用量子物理的奇異領域（包括疊加和糾纏）來執行計算和存儲信息的設備 。 有了這一技術 ， 量子計算機的性能將超過傳統計算機幾個數量級 ， 但它們的不穩定性使其難以擴大規模 。
最有前途的量子計算機結構之一是由一組充當量子位元的原子組成 ， 每個量子位元都用激光束固定 。 通常情況下 ， 這些陣列中的原子都是同一元素 ， 這使得它們可以纏結在一起形成一個大的組 。 問題是 ， 這使得在不干擾相鄰原子的情況下操縱單個原子變得困難 ， 這也意味著測量數據可能會破壞整個系統 。
在這項新的研究中 ， 研究人員嘗試創造一組由銣和銫兩種不同元素組成的原子 。 通過將兩個原子交替放置 ， 每個原子都可以被另一種元素的原子包圍 ， 這意味著任何給定的量子位元都可以被測量到 ， 而對相鄰元素的干擾最小 。
研究小組表示 ， 這種技術有很多優點 。 由于每個元素都可以獨立控制 ， 一種原子可以用作內存 ， 而另一種原子可以執行計算 ， 這使它們有點類似于傳統計算機的RAM和CPU 。 或者 ， 它可以減少量子計算機重置時的停機時間 。
這項研究的首席研究員漢內斯·伯尼恩（Hannes Bernien）說：“當你用單個原子做這些實驗時 ， 在某一時刻 ， 你會失去這些原子 。 然后 ， 你總是必須重新初始化你的系統 ， 首先制造一個新的、冷的原子云 ， 等待單個原子再次被激光捕獲 。 但由于這種雜交設計 ， 我們可以分別對這些物種進行實驗 。 我們可以用一種元素的原子做實驗 ， 同時刷新其他原子 ， 然后切換 ， 這樣我們總是有量子位可用 。 ”

上圖：左圖是該團隊的銫(黃色)和銣(藍色)原子混合陣列；右圖是這些原子已經被移動成芝加哥威利斯大廈和云門的形狀 ， 以展示定制能力 。
據稱 ， 迄今為止的N次測試 ， 該團隊展示了一個范圍令人印象深刻的陣列：256個銫原子和256個銣原子 。 總共有512個原子 ， 這使它成為迄今為止組裝的最大的量子比特陣列 ， 超過了IBM的Eagle處理器的127個量子比特 。
不同之處在于 ， Eagle處理器是一種商業上可用的處理器 ， 而新的混合陣列還只是一個原型 ， 還沒有被稱為量子計算機的所有必要組件 。 但該團隊表示 ， 這項技術可以用于建造更強大、更穩定的量子計算機 。
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