سازماندهی ۶۱۰۰ کیوبیت اتمی؛ رکورد جدید مقیاسپذیری در محاسبات کوانتومی, فیزیکدانان مؤسسه فناوری کالیفرنیا با تدارک بزرگترین آرایه کیوبیتهای اتمی جهان، گامی تعیینکننده در مسیر رایانش کوانتومی برداشتهاند. این سیستم نوین شامل ۶۱۰۰ اتم سزیم است که در یک محیط خلأ و با دقت بالا در شبکهای دو بعدی ترتیبیافتهاند.
معماری تلههای نوری چند هزارگانه محققان برای محبوسسازی این تعداد گسترده از اتمها، از یک پرتو لیزری واحد بهره بردند که با استفاده از تکنیکهای پیشرفته شکلدهی موج، به ۱۲ هزار تله نوری مجزا تقسیم شده است. هر تله یک اتم سزیم را در جایگاه مشخصی از شبکه نگه میدارد و کنترل بصری دقیق بر روی کیوبیتهای منفرد را ممکن میسازد.
هانا مانتش، دانشجوی دکتری و از اعضای تیم پژوهش، این ساختار را توصیف میکند روی نمایشگر میتوانیم هر کیوبیت را همانند یک نقطه نورانی ببینیم.
در این آزمایش، کیوبیتها توانستند به مدت نزدیک به ۱۳ ثانیه در حالت برهمنهی بمانند؛ رقمی که حدود ۱۰ برابر بیش از نتایج پیشین در آرایههای مشابه است. علاوه بر این، تیم محققان با دقت ۹۹.۹۸ درصد توانستهاند هر کیوبیت را بهصورت جداگانه و کنترل کنند، که آستانه خطا را برای تصحیح خطای کوانتومی در حد قابل قبولی قرار میدهد.
مزیت جابهجایی اتمها در مقایسه با مدارهای ابررسانا برخلاف کیوبیتهای ابررسانا که در جایگاه ثابت روی تراشه حک شدهاند، این پلتفرم امکان جابهجایی اتمها در فواصل صدها میکرومتری را بدون از بین رفتن برهمنهی فراهم میکند. این قابلیت انعطافپذیری مکانیکی، پیادهسازی کدهای تصحیح خطای کوانتومی و معماریهای ماژولار را بهشکل کارآمدتری امکانپذیر میسازد.
آینده درهمتنیدگی و شبیهسازی مواد پیچیده مرحله بعدی این گروه تحقیقی، برقراری درهمتنیدگی بین کیوبیتهای مجاور است.ساختار فضا-زمان — را فراهم خواهد کرد.
نتایج کامل این پژوهش در مجله معتبر منتشر شده است.
