《自然》：利用中性原子，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)建量子電路

近日，兩個(gè)獨(dú)立工作的研究小組已經(jīng)證明了使用中性原子創(chuàng)建量子電路的可行性，兩者都在《自然》雜志上發(fā)表了他們的工作概要。其中一個(gè)小組來自威斯康星大學(xué)，他們首次在冷原子量子計(jì)算機(jī)上成功運(yùn)行了一種算法。第二個(gè)小組的成員來自哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、QuEra計(jì)算公司、因斯布魯克大學(xué)和奧地利科學(xué)院，他們表明有可能建立一個(gè)基于糾纏原子陣列相干傳輸?shù)牧孔犹幚砥鳌＿_(dá)勒姆大學(xué)的漢娜-威廉姆斯在同一期雜志上發(fā)表了一篇《新聞與觀點(diǎn)》，概述了最近利用中性原子創(chuàng)建量子電路的研究，以及兩個(gè)團(tuán)隊(duì)最近的工作。

隨著建立量子計(jì)算機(jī)的研究不斷取得進(jìn)展，已經(jīng)出現(xiàn)了多種設(shè)計(jì)，其中就包括兩種使用基于被困離子或靜電場(chǎng)的量子比特。但是這兩種方法都被證明難以擴(kuò)展到大型系統(tǒng)。正因?yàn)槿绱耍恍┭芯咳藛T開始研究在這種計(jì)算機(jī)中使用中性原子的可能性。正如威廉姆斯指出的那樣，這種方法的優(yōu)勢(shì)在于它將更容易擴(kuò)展到更大的系統(tǒng)。在這兩項(xiàng)新的研究中，兩個(gè)研究小組都表明有可能使用這種方法來創(chuàng)建多量子比特電路；他們只是以不同的方式達(dá)到了這一目標(biāo)。

兩個(gè)團(tuán)隊(duì)都將機(jī)器中的量子比特編碼為低能量狀態(tài)，但他們的處理方式不同。一個(gè)團(tuán)隊(duì)用光學(xué)鑷子將不相鄰的原子糾纏在一起，然后用它們來證明這種方法可以實(shí)現(xiàn)一種成熟的量子信息狀態(tài)。另一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用激光束將量子比特對(duì)糾纏在一起，創(chuàng)建了一個(gè)由六個(gè)量子比特組成的復(fù)合體。然后他們用他們的系統(tǒng)運(yùn)行兩個(gè)量子算法--一個(gè)是測(cè)量特定原子的分子能量，另一個(gè)是處理MaxCut問題。

這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作表明，使用中性原子來創(chuàng)建量子電路是一個(gè)可行的選擇，他們將進(jìn)一步研究，創(chuàng)建一個(gè)可行的量子計(jì)算機(jī)。

這兩項(xiàng)研究論文分別題為"Multi-qubit entanglement and algorithms on a neutral-atom quantum computer"和"A quantum processor based on coherent transport of entangled atom arrays"，已發(fā)表在《自然》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04603-6

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04592-6

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標(biāo)簽： 中性原子