Исследователи теперь стремятся запутать атомы — это необходимый шаг для открытия возможностей полноценного квантового вычисления.
Квантовым компьютерам нужны огромные массивы кубитов, чтобы решать самые сложные задачи науки и технологий. В отличие от классических битов, кубиты могут находиться сразу в двух состояниях одновременно — это свойство называется суперпозицией.
Это открывает путь к новым мощным типам вычислений, но делает кубиты крайне хрупкими. Чтобы держать ошибки под контролем, будущим машинам потребуется сотни тысяч кубитов.
Физики из Калифорнийского технологического института (Caltech) сделали значительный шаг вперёд. Они создали https://www.nature.com/articles/s41586-025-09641-4 крупнейший массив кубитов в истории — 6 100 нейтральных атомных кубитов, удерживаемых на месте с помощью лазеров. Ранее подобные системы включали лишь сотни кубитов.
Масштабирование нейтральных атомных кубитов
Команда Caltech использовала оптические пинцеты — сильно сфокусированные лазерные лучи, чтобы захватить атомы цезия в вакуумной камере.
Разделив один лазер на 12 000 пинцетов, они расположили 6 100 атомов в виде решётки.
«На экране мы можем буквально видеть каждый кубит как точку света», — рассказала аспирантка Ханна Манетч. — «Это впечатляющий образ квантового оборудования в большом масштабе».
Главным достижением стало сохранение высокого качества при увеличении масштаба. Кубиты оставались в состоянии суперпозиции около 13 секунд — почти в 10 раз дольше, чем в предыдущих экспериментах.
Кроме того, учёным удалось управлять отдельными кубитами с точностью 99,98%.
«Обычно увеличение числа атомов приводит к падению точности», — отметил аспирант Гёхэй Номура. «Но наши результаты показывают, что можно достичь и того, и другого. Кубиты бесполезны без качества, а теперь у нас есть и качество, и количество».
Путь к коррекции ошибок и запутыванию кубитов
Исследователи также показали, что могут перемещать атомы на сотни микрометров по массиву, при этом сохраняя их в состоянии суперпозиции.
Нейтральные атомные кубиты обладают этим преимуществом по сравнению с жёстко зафиксированными системами, например, сверхпроводящими схемами.
«Удерживать атом при движении — это как не дать бокалу воды опрокинуться.
А удерживать его ещё и в суперпозиции — как стараться бежать так, чтобы вода не расплескалась», — объяснила Манетч.
Свободное перемещение кубитов позволит эффективнее исправлять ошибки в будущем.
Следующая цель — масштабная коррекция ошибок, которая требует тысячи физических кубитов.
Аспирант Эли Батай отметил:
«Квантовые компьютеры должны кодировать информацию так, чтобы она была устойчива к ошибкам.
В отличие от классических компьютеров, кубиты нельзя просто скопировать.
Коррекция ошибок требует более тонких методов».
Запутывание — ключ к полноценному квантовому вычислению
Следующий шаг команды — запутать кубиты, чтобы они вели себя как единая система.
Запутывание необходимо не только для построения полноценных квантовых компьютеров, но и для моделирования природных явлений, от экзотических фаз материи до квантовых полей, формирующих пространство-время.
Источник: max.ru
Источник: ai-news.ru
