0,00006 секунди – и решетката е готова. Китай демонстрира абсолютна прецизност при сглобяването на кубитите

Как може да се създаде армия от 2024 атома с 99,9% точност?

Китайски физици създадоха най-голямата досега контролирана система от неутрални атоми, която да работи като част от квантов компютър . Разработеният от тях компонент е способен да формира масиви, десет пъти по-големи от предишните инсталации, а в бъдеще да се мащабира до десетки хиляди елементарни клетки. Изследването, публикувано в списание *Physical Review Letters*, е извършено от екип, ръководен от Пан Джианвей от Китайския университет за наука и технологии. Авторите го наричат важна стъпка към подобряване на изчислителната ефективност на квантовите системи.

Експериментът се основава на изкуствен интелект, който за 0,00006 секунди подрежда повече от две хиляди рубидиеви атома – всеки от които играе ролята на кубит, т.е. квантова клетка от две равнища – в идеално подредени конфигурации. За тази цел е използван високоскоростен пространствен светлинен модулатор, който формира лазерни лъчи – „капани“, за да задържа и пренарежда атомите в двуизмерни и триизмерни подредби. Системата успя да сглоби безупречен масив от 2 024 кубита за 60 милисекунди, което е световен рекорд за точност и бързина на подреждане.

В статията се подчертава, че квантовите процесори с неутрални атоми са с висока степен на мащабируемост и точност на операциите, което ги прави обещаваща платформа за разработване на компютърни архитектури. Основното предизвикателство при преминаването към практически проблеми е да се гарантира, че състоянието на кубитите се чете ефективно, като същевременно се поддържа висока производителност, т.е. скоростта, с която се изпълняват квантовите цикли. За да определи количествено това предизвикателство, екипът въведе нова метрика – скорост на итерация на квантовата верига (qCIR) – и използва нормализираната квантова информация на Фишер, за да характеризира съвкупната пропускателна способност.

Изследователите отбелязват, че разработената стратегия за четене постига баланс между запазването на атома и точността на измерването. За изотопа ⁸⁷Rb, при реални експериментални параметри, те показаха постижима qCIR при 197,2 Hz при използване на едноканални фотодетектори и 154,5 Hz при използване на камери. В същото време системата извършва единични квантови операции с точност 99,97%, двукубитови операции с точност 99,5 %, а разпознаването на кубитовите състояния достига 99,92%. Подобни показатели показват, че подходът е готов за използване не само в областта на изчислителната техника, но и в квантовите сензори, в моделирането и прилагането на алгоритъми от следващо поколение.