Квантовый компьютер на сотни тысяч кубитов стал реальностью — физики удержали атомы лазерными пинцетами размером с рисинку
NewsMakerНанопластина заменила громоздкую оптику.
Американские физики показали, как квантовые компьютеры на нейтральных атомах могут выйти на масштабы, которые еще недавно считались недостижимыми. Команда под руководством Себастьяна Вилла и Наньфана Ю из Колумбийский университет предложила объединить две хорошо известные, но ранее почти не пересекавшиеся технологии — оптические пинцеты и метаповерхности. Такой подход, по оценке авторов, открывает путь к системам с сотнями тысяч кубитов.
Платформа нейтральных атомов давно считается одной из самых перспективных в квантовых вычислениях. В ней отдельные атомы удерживаются в строго заданных точках с помощью сфокусированных лазерных лучей — так называемых оптических пинцетов — и каждый атом выполняет роль кубита. У этого подхода есть важное преимущество: все атомы одного вида абсолютно идентичны, поэтому не требуется сложная индивидуальная калибровка, которая становится серьезной проблемой по мере роста числа искусственно созданных кубитов.
Главным узким местом долгое время оставалось управление большими массивами атомов. Традиционные системы оптических пинцетов используют громоздкие и дорогие компоненты вроде пространственных модуляторов света или акустооптических дефлекторов. Они хорошо работают в небольших установках, но плохо масштабируются. Даже недавний рекорд Калифорнийского технологического института — около 6 100 удерживаемых атомов — хотя и стал заметным достижением, все равно далек от уровней, необходимых для практического квантового преимущества.
Колумбийская группа пошла другим путем. Вместо сложной оптики исследователи использовали метаповерхности — ультратонкие плоские элементы, состоящие из миллионов нанометровых структур. Когда через такую поверхность проходит один лазерный луч, она сразу формирует тысячи или десятки тысяч точек фокусировки. По сути, в одном слое совмещаются функции огромного числа микролинз, каждая из которых направляет свет в свою точку пространства.
Американские физики показали, как квантовые компьютеры на нейтральных атомах могут выйти на масштабы, которые еще недавно считались недостижимыми. Команда под руководством Себастьяна Вилла и Наньфана Ю из Колумбийский университет предложила объединить две хорошо известные, но ранее почти не пересекавшиеся технологии — оптические пинцеты и метаповерхности. Такой подход, по оценке авторов, открывает путь к системам с сотнями тысяч кубитов.
Платформа нейтральных атомов давно считается одной из самых перспективных в квантовых вычислениях. В ней отдельные атомы удерживаются в строго заданных точках с помощью сфокусированных лазерных лучей — так называемых оптических пинцетов — и каждый атом выполняет роль кубита. У этого подхода есть важное преимущество: все атомы одного вида абсолютно идентичны, поэтому не требуется сложная индивидуальная калибровка, которая становится серьезной проблемой по мере роста числа искусственно созданных кубитов.
Главным узким местом долгое время оставалось управление большими массивами атомов. Традиционные системы оптических пинцетов используют громоздкие и дорогие компоненты вроде пространственных модуляторов света или акустооптических дефлекторов. Они хорошо работают в небольших установках, но плохо масштабируются. Даже недавний рекорд Калифорнийского технологического института — около 6 100 удерживаемых атомов — хотя и стал заметным достижением, все равно далек от уровней, необходимых для практического квантового преимущества.
Колумбийская группа пошла другим путем. Вместо сложной оптики исследователи использовали метаповерхности — ультратонкие плоские элементы, состоящие из миллионов нанометровых структур. Когда через такую поверхность проходит один лазерный луч, она сразу формирует тысячи или десятки тысяч точек фокусировки. По сути, в одном слое совмещаются функции огромного числа микролинз, каждая из которых направляет свет в свою точку пространства.