Harvardo-MIT Quantum Computing pažanga. “Mes įžengiame į visiškai naują kvantinio pasaulio dalį”

Komanda kuria 256 kubitų imitatorių, didžiausią tokio pobūdžio, koks buvo sukurtas.

Harvardo MIT superatomų centro ir kitų universitetų fizikų komanda sukūrė specialų kvantinių kompiuterių tipą, žinomą kaip programuojamas kvantinis imitatorius, galintis veikti esant 256 kvantiniams bitams arba „kubitams“.

Sistema yra didelis žingsnis kuriant plataus masto kvantines mašinas, kurios gali būti panaudotos norint išsiaiškinti daugelį sudėtingų kvantinių procesų, galų gale padedant pasiekti realią pažangą medžiagų mokslo, komunikacijos technologijų, finansų ir daugelyje kitų sričių. Nugalėkite mokslinių tyrimų kliūtis, viršijančias net ir greičiausių superkompiuterių galimybes. Kvebitai yra pagrindiniai blokai, kuriuose dirba kvantiniai kompiuteriai, jų masinio apdorojimo galios šaltinis.

„Tai perkelia sritį į naują sritį, kur dar niekas nebuvo buvęs“, – sakė Vas Vormerio Laveretto fizikos profesorius, Harvardo kvantinės iniciatyvos pirmininkas ir vienas pagrindinių tyrimo autorių Michailas Lukinas. Paskelbtas 2021 m. Liepos 7 d. Žurnale Gamta:“Mes žengiame į visiškai naują kvantinio pasaulio dalį”.

Dolevas Blavšteinas, Michailas Lukinas և Sepehras Ebadi

Dole ավ Blavsteinas (kairėje), Michailas Lukinas և Sepehras Ebadi sukūrė specialų kvantinių kompiuterių tipą, žinomą kaip programuojamas kvantinis simuliatorius. „Ebadi“ išlygina prietaisą, kuris leidžia jiems sukurti programuojamus optinius pincetus. Paskola Rose Lincoln / Harvardo personalo fotografė

Pasak antrosios pakopos fizikos studento ir pagrindinio tyrimo autoriaus Sepperio Ebadi, precedento neturintis sistemos dydis ir programuojamumas derina jį ant kvantinių kompiuterių lenktynių krašto, kuris itin mažais mastais naudoja paslaptingas materijos savybes. padidinti apdorojimo galią. Tinkamų sąlygų pridėjimas kubitais reiškia, kad sistema gali eksponentiškai saugoti ir apdoroti daugiau informacijos nei klasikiniai bitai, naudojami standartiniuose kompiuteriuose.

„Kvantinių būsenų, kurios įmanomos tik su 256 kubiniais metrais, skaičius viršija atomų skaičių Saulės sistemoje“, – aiškino didžiulį sistemos dydį Ebadi.

Simuliatorius jau leido tyrėjams stebėti kai kurias egzotiškas materijos kvantines būsenas, su kuriomis dar niekada nebuvo eksperimentuota և, taip tiksliai ištirti kvantinės fazės perėjimus, kad jis naudojamas kaip vadovėlis apie tai, kaip magnetas veikia kvantiniame lygyje.

Už prieinamą atomo vaizdo įrašą

Tvarkydami juos iš eilės, piešdami pavienius atomus, tyrėjai netgi gali kurti juokingų atomų vaizdo įrašus. Paskola Ačiū „Luke Group“

Šie eksperimentai suteikia galingą įžvalgą apie kvantinę fiziką, pagrindžiančią materijos savybes. Եւ gali padėti mokslininkams parodyti, kaip kurti naujas egzotinių savybių medžiagas.

Programoje naudojama 2017 m. Tyrėjų sukurta gerokai patobulinta platformos versija, kuri sugebėjo pasiekti 51 kubitą. Ši senovinė sistema leido tyrėjams užfiksuoti itin šaltus rubidinius atomus, išdėstant juos specialia tvarka, naudojant viengimę individualiai sufokusuotų lazerio spindulių masyvą, vadinamą optiniais pincetais.

Ši nauja sistema leidžia atomus surinkti į dviejų matmenų optinių pincetų matricas. Tai padidina turimą sistemos dydį nuo 51 iki 256 kubinių metrų. Naudodamiesi pincetu, mokslininkai gali sutvarkyti atomus į tobulas formas, kad sukurtų programuojamas formas, tokias kaip kvadratinės, ląstelių ar trikampės tinkleliai, kad būtų sukurta skirtinga sąveika tarp uolekčių.

Dolevas Blavšteinas

Dol-Blavsteinas žiūri į 420 mm lazerius, kurie leidžia jiems valdyti ir supinti Riedbergo atomus. Paskola: Harvardo universitetas

„Darbinis šios naujos platformos arklys yra įrenginys, vadinamas erdviniu šviesos moduliatoriumi, kuris naudojamas formuojant optinės bangos priekį, kad būtų gaminami šimtai individualiai sutelktų optinių pincetų“, – sakė Ebadi. “Šie įrenginiai iš esmės yra tokie patys kaip naudojami vaizdams rodyti kompiuterio projektoriuje, tačiau mes juos pritaikėme galingam mūsų kvantinio treniruoklio komponentui.”

Pradinis optinių pincetų atomų krūvis yra atsitiktinis. Եւ Tyrėjai turi judinti atomus, kad išdėstytų juos pagal tikslinę geometriją. Tyrėjai panaudojo antrą judančių optinių pincetų rinkinį, kad atomus ištrauktų į norimas vietas, pašalindami pradinį sutapimą. Lazeriai suteikia tyrėjams galimybę visiškai kontroliuoti atominių uolekčių vietą ir paskesnes manipuliacijas kvantais.

Kiti vyresni šio tyrimo autoriai yra Harvardo profesoriai Subiras Sakhdas ir Marcusas Greineris, dirbę projekte su Masačusetso technologijos instituto profesoriumi Vladu Wuletichu, Stanfordo universitetu, Kalifornijos universitetu, Berkeley, Insbruko universitetu (Austrija). Mokslų akademija և QuEra Computing Inc. Bostone.

„Mūsų darbas yra tikrai intensyvių, gerai matomų pasaulinių varžybų dalis, kuria siekiama sukurti didesnius, geresnius kvantinius kompiuterius“, – sakė Harvardo fizikos straipsnio bendraautorius Tautas Wangas. „Bendros pastangos [beyond our own] Dalyvauja pirmaujančiose akademinių tyrimų institucijose և Didelės „Google“, IBM, „Amazon“ ir daugelio kitų įmonių privataus sektoriaus investicijos.

Mokslininkai šiuo metu stengiasi tobulinti sistemą, tobulindami kubitų lazerinį valdymą ir padarydami sistemą labiau programuojamą. Jie taip pat aktyviai tiria, kaip sistema gali būti naudojama naujoms programoms, pradedant egzotinių kvantinių medžiagų tyrimais ir baigiant realaus pasaulio problemomis, kurias natūraliai galima užšifruoti kubituose.

„Šis darbas įgalina daugybę naujų mokslo krypčių“, – sakė Ebadi. “Mes nė iš tolo neprilygstame tam, ką galima padaryti naudojant šias sistemas”.

Nuoroda. „Kvantinės materijos fazės 256 atomų programuojamame kvantiniame imitatoriuje“, autorius Sepperas Ebadi, Tautas T. Wang, Harry Levine, Alexander Kiesling, Ul Ulia Semeghini, Ahmed Omran, Dol Blavstein, Raine Samajdar, Hannes Pitchler, Wen Wei Ho, Sonvon Choi, Subir Sachd, Marcus Greiner, Vladan Vuleti իչ l. Lukas, 2021 m. Liepos 7 d Gamta:,
DOI: 10.1038 / s41586-021-03582-4:

Šį darbą parėmė Ultragarso atomų centras, Nacionalinis mokslo fondas, Van Busho stipendija, JAV Energetikos departamentas, Jūrų tyrimų biuras ir Armijos tyrimų biuras MURI և DARPA ONISQ.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nuodingos kempinės apsaugo nuodingus paukščius ir varles nuo savo toksinų

Auksinė nuodų varlė, Phyllobates terribilis. Kreditas: Chris Wellner, Smithsonian nacionalinis zoologijos sodas Kalifornijos universiteto, San Francisko (UCSF), Stanfordo universiteto ir Kalifornijos mokslų akademijos (CAS)...

Didelė pažanga švarios energijos kuro elementų reakcijų srityje

Žinant geležies atomų tankį ir vietos dinamiką, pasiekiamas efektyvumo lygis kuro elementų oksidacijos reakcijoje, kuri niekada nebuvo realizuota. Kreditas: Teksaso universitetas Austine /...

Astronomai atranda mažytę uolėtą planetą – tik pusę Veneros masės

Šis grafinis simbolis rodo L 98-59b, vieną iš L 98-59 35 šviesmečių sistemos planetų. Sistemoje yra keturios patvirtintos uolienų planetos, kurios gali atsirasti...

Du antihipertenziniai vaistai apsaugo nuo tos pačios širdies ligos, bet skirtingo šalutinio poveikio

Analizuojant beveik 3 milijonus pacientų, vartojusių pirmuosius kraujospūdį mažinančius vaistus, angiotenzino receptorių blokatoriai (ARB) buvo tokie pat geri kaip ir angiotenziną konvertuojančių fermentų (AKF)...

Ličio jonų akumuliatorių „įkūrėjas“ padeda savo atradimu išspręsti 40 metų senumo problemą

Ličio jonų akumuliatorių su SNS neutronais įkūrėjas patvirtino, kad katodo medžiaga (mėlyna) be ličio niobio oksido (šviesiai žalia) žymiai sumažino pirmojo ciklo energijos nuostolius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.