記者從中國科學院精密測量科學與技術創新研究院獲悉,該院詹明生、許鵬團隊在中性原子量子計算領域取得重要進展。該團隊創新性提出并在實驗中驗證了一種基于光纖陣列的原子量子計算新架構,解決了原子量子計算難以同時實現高并行、高速率和高穩定性尋址操控的難題。相關成果發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。
研究團隊負責人研究員許鵬介紹道,在原型系統中,團隊在光纖陣列形成的光阱里穩定囚禁了10個單原子,首次在二維原子陣列中展示了高保真的“任意單比特門”并行操控,并清晰觀測到兩原子的里德堡阻塞效應——這是實現高保真兩比特門的關鍵物理基礎。“該架構可以通過復制通道來擴大規模,并且兼容集成光子芯片,為邁向大規模中性原子量子計算提供了新的路徑。”許鵬說。
中性單原子陣列因具備可擴展、高保真門操作、長相干時間及連接可重構性等特點,被視為最有潛力邁向大規模、容錯量子計算的平臺之一。然而,如何實現高效且精準的單原子操控,一直是該體系邁向實用化的最大挑戰之一。
許鵬介紹道,“一個原子就是一個量子比特,只有0.1納米大小,要用激光精準操作它非常難。現有的主流尋址方法大致有兩類,即激光找原子和原子找激光。簡單理解,前者是用同一束光來接連操作不同原子,速度快但效率低,后者是讓需要同樣操作的原子進入一束大的激光照射區域,精度高但速度慢。如何在保證高精度的同時提升并行操控效率,這是中性原子量子計算走向規模化必須攻克的核心技術瓶頸。”
面對這一難題,研究團隊創新性地提出一種基于光纖陣列的原子量子計算架構新方案。方案為每個量子比特分配獨立光纖控制通道,使系統能夠同步、高速、精準地操控任意原子,在實驗上實現了“既快又準”的原子尋址技術突破。
許鵬強調,在NISQ(含噪聲的中等規模量子)時代,單原子操控的效率與精度直接決定了量子計算的實用化進程。此前,國內外科研團隊雖已在大規模原子陣列系統取得進展,但尋址技術的局限性始終制約性能提升。“我們的架構通過光纖并行化設計,徹底解決了高精度與高效率不可兼得的矛盾,為中性原子量子計算邁入下一代規模化應用提供了關鍵技術支撐。”他說。
與正文一道發表的匿名審稿人評審意見高度評價:這是一項出色的工作,為構建中性原子量子計算機提供了新途徑,該研究對量子計算領域具有重要而直接的貢獻,同時也將對量子模擬、光—物質相互作用以及量子信息科學的研究產生廣泛影響。
該研究工作獲得科技部、國家自然科學基金委員會、中國科學院以及湖北省科技廳等部門的支持。
友情鏈接: 政府 高新園區合作媒體
Copyright 1999-2025 中國高新網chinahightech.com All Rights Reserved.京ICP備14033264號-5
電信與信息服務業務經營許可證060344號主辦單位:《中國高新技術產業導報》社有限責任公司