物理學家創下原子量子電腦世界紀錄：實現超過1000量子位
達姆施塔特大學（TU Darmstadt）的研究人員開發了一種擁有超過1000個原子量子位元的量子處理器，標誌著量子運算可擴展性取得了重大進展。這項突破可使量子位元在未來擴展到10000 個，從而增強各種技術應用。
擴大量子系統的規模對於推進量子運算至關重要，因為系統越大，其優勢就越明顯。達姆施塔特工業大學的研究人員在實現這一目標方面取得了重大進展。他們的研究成果現已發表在著名期刊《光學》（Optica）上。
基於二維光鑷陣列的量子處理器是開發量子運算和模擬的最有前途的技術之一，可在未來實現非常有益的應用。從藥物開發到優化交通流的各種應用都將受益於這項技術。
迄今為止，這些處理器已經能夠容納數百個單原子量子系統，其中每個原子代表一個量子位元或量子位元，是量子資訊的基本單位。為了取得進一步的進展，有必要增加處理器中量子位元的數量。達姆施塔特工業大學物理系”原子-光子-量子”研究小組的格哈德-伯克爾（Gerhard Birkl）教授領導的團隊現已實現了這一目標。
在2023 年10 月初首次發表在arXiv 預印本伺服器上、現在又經過科學同行評審發表在著名期刊《光學》（Optica）上的研究文章中，該團隊報告了世界上首次成功實現在一個平面上包含1000 多個原子量子位元的量子處理架構的實驗。
Birkl 談到他們的成果時說：”我們非常高興能夠率先突破1,000 個可單獨控制的原子量子比特的大關，因為還有很多其他優秀的競爭對手緊隨其後。”
研究人員在實驗中證明，他們將最新的量子光學方法與先進的微光學技術相結合的方法使他們能夠大大提高目前對可訪問量子位元數量的限制。
這是透過引入”量子位元增殖”的新方法來實現的。這種方法使他們克服了雷射性能有限對可用量子位元數量的限制。 1305個單原子量子位元被裝載到一個具有3000個陷阱位點的量子陣列中，並重新組裝成具有多達441個量子位元的無缺陷目標結構。透過並行使用多個雷射光源，這一概念突破了迄今為止幾乎無法逾越的技術界限。
對於許多不同的應用來說，1000 量子位元被視為一個臨界值，量子電腦所承諾的效率提升可以在這個臨界值上首次展示。因此，世界各地的研究人員一直在為率先突破這項門檻而努力。最近發表的研究成果表明，對於原子量子比特，Birkl 教授領導的研究小組在世界各地首次實現了這項突破。該科學出版物還介紹了雷射光源數量的進一步增加將如何在短短幾年內使量子位元數量達到10000 甚至更多。
編譯來源：ScitechDaily