研究圖-1：捕獲中性原子的二維二元陣列（來自：Physical Review X）

目前最有前途的結(jié)構(gòu)方法之一使用原子陣列作為量子位（每個(gè)原子由激光束固定到位）。通常，這些陣列中的原子都是相同的元素，因此它們可以糾纏在一起形成一大群。

研究圖- 2：二元素512 位原子數(shù)組

問題在于，這使得在不干擾其鄰居的情況下操縱任何單個(gè)原子變得非常困難，這意味著測量數(shù)據(jù)可能會破壞整個(gè)系統(tǒng)。

研究圖- 3：Rb 和Cs 陣列的均勻性和負(fù)載統(tǒng)計(jì)

好消息是，在最近發(fā)表在期刊《物理評論 X》 上的新研究中，芝加哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)嘗試將兩種元素的原子組合成一個(gè)陣列，以便可以操縱一種類型的原子而不干擾另一種原子。

研究圖- 4：連續(xù)圖案原子陣列

由于每個(gè)元素都可以獨(dú)立控制，因此該技術(shù)還具有許多優(yōu)點(diǎn)——，例如使用一個(gè)原子作為存儲器，而另一個(gè)原子執(zhí)行計(jì)算任務(wù)（類似于RAM 和CPU），以及減少量子計(jì)算機(jī)重置。數(shù)小時(shí)的停機(jī)時(shí)間。

研究圖- 5：具有二元數(shù)組的任意幾何形狀

首席研究員Hannes Bernien指出：如果用單個(gè)原子進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，你會在某個(gè)時(shí)刻失去它，導(dǎo)致系統(tǒng)不得不經(jīng)歷一次初始化重置。首先創(chuàng)建新的冷電子云，然后等待單個(gè)原子再次被激光捕獲。

研究插圖- 6：實(shí)驗(yàn)序列

但由于這種混合設(shè)計(jì)，我們可以分別對它們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在操縱一種元素原子的同時(shí)，可以同時(shí)刷新另一種類型——的原子。通過這種方式交替，我們就擁有了始終可用的量子位。

研究圖- 7：原子熒光直方圖示例

目前，研究團(tuán)隊(duì)已組裝出基于256個(gè)銫原子+256個(gè)銣原子的陣列，成為迄今為止最大的量子位陣列，遠(yuǎn)超IBM Eagle處理器的127個(gè)量子位。

研究圖- 8：光鑷中的原子壽命

不同的是，IBM Eagle量子處理器已經(jīng)投入商業(yè)使用，而芝加哥大學(xué)的原子混合陣列量子比特解決方案仍處于原型階段。即便如此，研究團(tuán)隊(duì)聲稱新技術(shù)將有助于建造更大、更穩(wěn)定的量子計(jì)算機(jī)。