12.4 C
Брюссель
Четверг, Март 28, 2024
НовостиПрорыв Гарварда и Массачусетского технологического института в области квантовых вычислений: «Мы входим в совершенно новую часть...

Прорыв в квантовых вычислениях Гарварда и Массачусетского технологического института - «Мы входим в совершенно новую часть квантового мира»

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Информация и мнения, воспроизведенные в статьях, принадлежат тем, кто их излагает, и они несут ответственность за это. Публикация в The European Times автоматически означает не одобрение точки зрения, а право на ее выражение.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ПЕРЕВОД: Все статьи на этом сайте опубликованы на английском языке. Переведенные версии выполняются с помощью автоматизированного процесса, известного как нейронные переводы. Если сомневаетесь, всегда обращайтесь к оригинальной статье. Спасибо за понимание.

Продвинутая концепция квантового компьютера

Команда разрабатывает симулятор на 256 кубитов, самый большой из когда-либо созданных.

Группа физиков из Центра ультрахолодных атомов Гарвардского технологического института и других университетов разработала квантовый компьютер особого типа, известный как программируемый квантовый симулятор, способный работать с 256 квантовыми битами или «кубитами».

Эта система знаменует собой важный шаг на пути к созданию крупномасштабных квантовых машин, которые можно использовать, чтобы пролить свет на множество сложных квантовых процессов и, в конечном итоге, помочь совершить реальные прорывы в материаловедении, коммуникационных технологиях, финансах и многих других областях. преодоление исследовательских препятствий, которые сегодня выходят за рамки возможностей даже самых быстрых суперкомпьютеров. Кубиты - это фундаментальные строительные блоки, на которых работают квантовые компьютеры, и источник их огромной вычислительной мощности.

«Это перемещает область в новую область, где до сих пор никто никогда не был», - сказал Михаил Лукин, профессор физики Джорджа Фасмера Леверетта, содиректор Гарвардской квантовой инициативы и один из главных авторов исследования. опубликовано 7 июля 2021 г. в журнале природа. «Мы входим в совершенно новую часть квантового мира».

Долев Блувштейн, Михаил Лукин и Сепер Эбади

Долев Блувштейн (слева направо), Михаил Лукин и Сепер Эбади разработали квантовый компьютер особого типа, известный как программируемый квантовый симулятор. Ebadi настраивает устройство, которое позволяет им создавать программируемые оптические пинцеты. Предоставлено: Роуз Линкольн / штатный фотограф Гарварда.

По словам Сепера Эбади, студента-физика из Высшей школы искусств и наук и ведущего автора исследования, именно сочетание беспрецедентного размера системы и программируемости ставит ее на передний край гонки за квантовым компьютером, который использует таинственные свойства материи в чрезвычайно малых масштабах, позволяющие значительно повысить вычислительную мощность. При правильных обстоятельствах увеличение кубитов означает, что система может хранить и обрабатывать экспоненциально больше информации, чем классические биты, на которых работают стандартные компьютеры.

«Количество квантовых состояний, которые возможны только с 256 кубитами, превышает количество атомов в солнечной системе», - сказал Эбади, объясняя огромные размеры системы.

Симулятор уже позволил исследователям наблюдать несколько экзотических квантовых состояний материи, которые никогда раньше не были реализованы экспериментально, и провести исследование квантовых фазовых переходов с такой точностью, что они служат примером из учебника того, как магнетизм работает на квантовом уровне.

Веселое видео Atom

Выстраивая их в последовательные кадры и делая изображения отдельных атомов, исследователи могут даже делать забавные видеоролики об атомах. Кредит: Предоставлено Lukin group

Эти эксперименты дают глубокое понимание квантовой физики, лежащей в основе свойств материалов, и могут помочь ученым показать, как создавать новые материалы с экзотическими свойствами.

В проекте используется значительно модернизированная версия платформы, разработанной исследователями в 2017 году, которая способна достигать размера 51 кубита. Эта старая система позволяла исследователям захватывать ультрахолодные атомы рубидия и располагать их в определенном порядке с помощью одномерного массива индивидуально сфокусированных лазерных лучей, называемых оптическим пинцетом.

Эта новая система позволяет собирать атомы в двумерные массивы оптического пинцета. Это увеличивает достижимый размер системы с 51 до 256 кубитов. Используя пинцет, исследователи могут расположить атомы в бездефектных узорах и создать программируемые формы, такие как квадрат, соты или треугольные решетки, для создания различных взаимодействий между кубитами.

Долев Блувштейн

Dolev Bluvstein рассматривает 420-миллиметровый лазер, который позволяет им управлять и запутывать ридберговские атомы. Предоставлено: Гарвардский университет.

«Рабочей лошадкой этой новой платформы является устройство, называемое пространственным модулятором света, которое используется для формирования оптического волнового фронта для создания сотен индивидуально сфокусированных пучков оптического пинцета», - сказал Эбади. «Эти устройства по сути такие же, как те, что используются внутри компьютерного проектора для отображения изображений на экране, но мы адаптировали их, чтобы они стали критически важным компонентом нашего квантового симулятора».

Первоначальная загрузка атомов в оптический пинцет случайна, и исследователи должны перемещать атомы, чтобы расположить их в соответствии с их целевой геометрией. Исследователи используют второй набор движущихся оптических пинцетов, чтобы перетащить атомы в желаемое место, устраняя первоначальную случайность. Лазеры дают исследователям полный контроль над расположением атомных кубитов и их когерентной квантовой манипуляцией.

Среди других ведущих авторов исследования профессора Гарварда Субир Сачдев и Маркус Грейнер, которые работали над проектом вместе с профессором Массачусетского технологического института Владаном Вулетичем, а также ученые из Стэнфорда, Калифорнийского университета в Беркли, Университета Инсбрука в Австрии, австрийского Академия наук и QuEra Computing Inc. в Бостоне.

«Наша работа является частью действительно интенсивной и заметной глобальной гонки за создание более крупных и лучших квантовых компьютеров», - сказал Тут Ван, научный сотрудник Гарварда по физике и один из авторов статьи. «В общих усилиях [помимо наших собственных] участвуют ведущие академические исследовательские институты и крупные частные инвестиции от Google, IBM, Amazon и многих других».

В настоящее время исследователи работают над улучшением системы, улучшая лазерный контроль над кубитами и делая систему более программируемой. Они также активно изучают, как эту систему можно использовать для новых приложений, от исследования экзотических форм квантовой материи до решения сложных реальных проблем, которые можно естественным образом закодировать на кубитах.

«Эта работа дает возможность открыть огромное количество новых научных направлений», - сказал Эбади. «Мы далеки от пределов того, что можно сделать с этими системами».

Ссылка: «Квантовые фазы материи на программируемом квантовом симуляторе на 256 атомов» Сепер Эбади, Тоут Т. Ван, Гарри Левин, Александр Кизлинг, Джулия Семегини, Ахмед Омран, Долев Блувштейн, Рейн Самадждар, Ханнес Пихлер, Вен Вей Хо, Сунвон Чой, Субир Сачдев, Маркус Грайнер, Владан Вулетич и Михаил Д. Лукин, 7 июля 2021 г., природа.
DOI: 10.1038/s41586-021-03582-4

Эта работа была поддержана Центром ультрахолодных атомов, Национальным научным фондом, стипендиатом факультета Ванневара Буша, Министерством энергетики США, Управлением военно-морских исследований, Управлением армейских исследований MURI и программой DARPA ONISQ.

- Реклама -

Еще от автора

- ЭКСКЛЮЗИВНЫЙ СОДЕРЖАНИЕ -Spot_img
- Реклама -
- Реклама -
- Реклама -Spot_img
- Реклама -

Должен прочитать

Последние статьи

- Реклама -