Ellen Neff, Kolumbiya Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Neytral atom massivinin illüstrasiyası. Müəllif: Will Lab, Kolumbiya Universiteti

Kvant kompüterlərinin klassik analoqlarından daha yaxşı performans göstərməsi üçün daha çox kvant bitinə və ya kubitə ehtiyacları var. Ən müasir kvant kompüterlərində təxminən 1000 kubit var. Kolumbiyalı fiziklər Sebastian Will və Nanfang Yu daha yüksək hədəflərə can atırlar.

Uill bildirib ki, “100.000 kubitdən çox kvant kompüterlərinin yaradılması üçün vacib təməllər qoyuruq”.

Nature jurnalında dərc olunmuş bir məqalədə Uill, Yu və həmkarları neytral atom massivlərinin ölçüsünü dramatik şəkildə miqyaslandırmaq üçün iki güclü texnologiyanı – optik cımbız və metasəthləri birləşdirirlər.

Neytral atom massivləri kvant kompüterləri yaratmaq üçün sürətlə inkişaf edən bir platformadır. Müvafiq olaraq Will və Yu laboratoriyalarından aspirantlar Aaron Holman və Yuan Xu tərəfindən aparılan fundamental bir tədqiqatda komanda 1000 stronsium atomunu uğurla tutdu və onların yanaşmasının 100.000-dən çox miqyas ala biləcəyini nümayiş etdirdi.Oyna

00:00

00:16SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Bu atomlar bir gün kvant kompüterində kubit kimi xidmət edə bilər və atomlar bu vəzifəyə çox uyğundur. Atomlar kvant kompüterlərinin superpozisiya və dolaşıqlıq kimi ehtiyac duyduğu kvant xüsusiyyətlərini yaratmaq üçün güclü bir yol təqdim edir. Hər bir atom da eynidir, buna görə də onları xarakterizə etmək və sinxronlaşdırmaq üçün vaxt sərf etməyə ehtiyac yoxdur – xüsusən də sayı artdıqca, uydurma kubit formaları üçün çətin bir işdir.

Holman dedi: “Atomlar təbiətin öz kubitləridir; tamamilə eynidir və çoxlu saydadır. Çətinlik həmişə onları miqyasda idarə etməyin bir yolunu tapmaq olub”.

Təxminən on ildir ki, tədqiqatçılar atomları optik cımbız massivləri kimi tanınan vasitələrlə tələyə salırlar. Əslində, tək bir “optik cımbız” fərdi bir atomu fokus nöqtəsində saxlayan sıx fokuslanmış lazer şüasıdır. Cımbız massivləri, adətən fəza işıq modulyatorları (SLM) və ya akusto-optik deflektorlar (AOD) vasitəsilə yaradılan bir çox fərdi cımbızdan ibarətdir.

Bu üsullardan istifadə edərək, Caltech -dəki bir komanda bu yaxınlarda 6100 tələyə düşmüş atomdan ibarət massivlər əldə etdi və onların kubit kimi uğurla fəaliyyət göstərə biləcəyini nümayiş etdirdi.Metasəth atom cımbız massivlərinin yaradıldığı eksperimental qurğu. Müəllif: Will Lab, Kolumbiya Universiteti

“Onların hesabatı inanılmaz bir nailiyyətdir”, – deyə Uill bildirib. “Metasəth pinset massivi yanaşmamızla neytral atom massivlərini daha da genişləndirməyə, bəlkə də 100.000 atomdan da artıq miqyaslandırmağa ümid edirik.”

Bu miqyaslama, optik cımbız massivləri – metasəthlər yaratmaq üçün tamamilə yeni bir yanaşmadan irəli gəlir. Metasəthlər, nanometr ölçülü “piksellər”dən ibarət iki ölçülü massivdən ibarət düz optik cihazlardır. Tək bir işıq şüası metasəthdən keçdikdə, piksellər tərəfindən unikal bir naxışa çevrilir.

Hazırkı işdə piksellər manipulyasiya etdikləri işığın dalğa uzunluğundan daha kiçikdir: cımbız üçün istifadə edilən 520 nm işıqla müqayisədə 200 nm-dən azdır. Bu o deməkdir ki, onlar birbaşa cımbız massivi yarada bilərlər; SLM və AOD yanaşmaları həcmli, bahalı və massivin son ölçüsünü məhdudlaşdıran əlavə avadanlıq tələb edir.

Yu dedi: “Bu işdə istifadə olunan metasəthlər eyni müstəvi üzərində yerləşən və fokus nöqtələrinin yerləşməsinə görə fərqlənən on minlərlə düz linzanın üst-üstə düşməsi hesab edilə bilər ki, lazer şüasının düşməsi zamanı bir metasəth eyni vaxtda on minlərlə fokus nöqtəsi yarada bilsin.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklərdən xəbərdar olun .

Silisium nitrid və titan dioksiddən hazırlanmış metasəthlər, həmçinin 2000 Vt/mm2-dən çox optik intensivliyə malik olduqca güclü lazerlərə də dözə bilir ki, ^bu da Yerə çatdıqda günəş işığından təxminən milyon dəfə daha intensivdir.

“Metasəthlərin yüksək güclü idarəetmə qabiliyyəti ilə birlikdə getdikcə daha böyük və daha dəqiq cihazların təmiz otaq nanosifikasının miqyaslandırılması platformamızı kütləvi şəkildə miqyaslana bilən optik cımbız massivləri reallaşdırmaq üçün unikal bir qabiliyyətə çevirir”, – deyə Xu bildirib.

Məqalə üçün komanda, atomları bir sıra yüksək vahid 2D massivlərə yerləşdirməklə metasəth optik cımbız platformasının çox yönlülüyünü nümayiş etdirdi. Naxışlara 1024 sahəyə malik kvadrat qəfəs; yüzlərlə sahəyə malik kvazikristal və Azadlıq Heykəli naxışları; və bir-birindən 1,5 mikrondan bir qədər az məsafədə yerləşən atomlardan ibarət dairə daxildir.

Komanda həmçinin 600 x 600 ölçülü massiv yaradan 100 milyondan çox pikseldən ibarət 3,5 mm diametrli metasəth yaratdı : Bu, ümumilikdə 360.000 optik cımbız deməkdir ki, bu da mövcud texnologiyaların imkanlarından iki dəfə çoxdur.

Uill və Yu neytral atom massivləri üçün miqyaslanmaya doğru real bir yol görürlər ki, bu da təkcə kvant kompüterlərinə deyil, həm də alimlərə mürəkkəb kvant çoxcisimli hadisələri modelləşdirməyə kömək edən kvant simulyatorları və laboratoriyalardan kənarda yerləşdirilə bilən dəqiq optik atom saatları kimi digər neytral atom kvant texnologiyalarına da fayda verə bilər.

Növbəti addım nədir? Komanda daha çox atomu qəbul etməyə hazırdır. Bunu etmək üçün sadəcə daha böyük bir lazerə ehtiyacları var.

“Yüz min atomu tutmaq üçün indikindən daha güclü bir lazerə ehtiyacımız olacaq”, dedi Uill. “Amma o, real diapazondadır.”

Nəşr detalları

Aaron Holman və digərləri, Metasəth optik cımbız massivlərində tək atomların tutulması, Təbiət (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-09961-5 . www.nature.com/articles/s41586-025-09961-5

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Kolumbiya Universiteti tərəfindən təmin edilir