חוקרי TU Darmstadt פיתחו מעבד קוונטי עם למעלה מ-1,000 קיוביטים אטומיים, המסמנים התקדמות משמעותית במדרגיות המחשוב הקוונטי. פריצת דרך זו יכולה לאפשר הרחבה עתידית של קיוביטים ל-10,000, ולשפר יישומים טכנולוגיים שונים.
שיא חדש נקבע עבור מחשבים קוונטיים מבוססי אטומים.
הרחבת מערכות קוונטיות חיונית להתקדמות מחשוב קוונטי, ככל שהיתרונות שלהם הופכים ברורים יותר עם מערכות גדולות יותר. חוקרים ב-TU Darmstadt עשו התקדמות משמעותית בהשגת מטרה זו. תוצאות המחקר שלהם פורסמו כעת בכתב העת היוקרתי אופטיקה.
מעבדים קוונטיים המבוססים על מערכים דו מימדיים של פינצטה אופטית, אשר נוצרים באמצעות קרני לייזר ממוקדות, הם אחת הטכנולוגיות המבטיחות ביותר לפיתוח מחשוב קוונטי וסימולציה שיאפשרו יישומים מועילים ביותר בעתיד. מגוון רחב של יישומים, החל מפיתוח תרופות ועד לאופטימיזציה של זרימות התנועה, ייהנו מטכנולוגיה זו.
פריצת דרך בטכנולוגיית Quantum Bit
מעבדים אלה הצליחו להחזיק כמה מאות יחידותאָטוֹם מערכות קוונטיות עד כה, לפיהן כל אטום מייצג סיבית קוונטית אחת או קיוביט כיחידה הבסיסית של מידע קוונטי. על מנת לבצע התקדמות נוספת, יש צורך להגדיל את מספר הקיוביטים במעבדים. זה הושג כעת על ידי צוות בראשות פרופסור גרהרד בירקל מקבוצת המחקר "אטומים – פוטונים – קוונטה" במחלקה לפיזיקה ב-TU Darmstadt.
במאמר מחקר, שפורסם לראשונה בתחילת אוקטובר 2023 בשרת arXiv preprint ופורסם כעת גם בעקבות ביקורת עמיתים מדעית בכתב העת היוקרתי אופטיקההצוות מדווח על הניסוי המוצלח הראשון בעולם למימוש ארכיטקטורת עיבוד קוונטי המכילה יותר מ-1,000 קיוביטים אטומיים במישור אחד.
"אנחנו מאוד מרוצים מכך שהיינו הראשונים לשבור את החותם של 1,000 קיוביטים אטומיים הניתנים לשליטה בנפרד, כי כל כך הרבה מתחרים מצטיינים אחרים נמצאים על העקבים שלנו", אומר Birkl על התוצאות שלהם.
שיטות חדשניות וצפי עתיד
החוקרים הצליחו להוכיח בניסויים שלהם שהגישה שלהם לשילוב השיטות הקוונטיות-אופטיות העדכניות ביותר עם טכנולוגיה מיקרו-אופטית מתקדמת אפשרה להם להגדיל משמעותית את המגבלות הנוכחיות על מספר הקיוביטים הנגישים.
זה הושג על ידי הצגת השיטה החדשה של "טעינת סיביות קוונטית". זה אפשר להם להתגבר על ההגבלות שהוטלו על מספר הקיוביטים השמישים על ידי הביצועים המוגבלים של הלייזרים. 1305 קיוביטים של אטום בודד הועמסו במערך קוונטי עם 3,000 אתרי מלכודת והורכבו מחדש למבני מטרה ללא פגמים עם עד 441 קיוביטים. באמצעות שימוש במספר מקורות לייזר במקביל, התפיסה הזו פרצה את הגבולות הטכנולוגיים שנתפסו ככמעט בלתי עבירים עד כה.
עבור יישומים רבים ושונים, 1,000 קיוביטים נתפסים כערך הסף שממנו ניתן להדגים לראשונה את השיפור ליעילות שהבטיחו מחשבים קוונטיים. חוקרים ברחבי העולם עבדו אפוא באינטנסיביות כדי להיות הראשונים לשבור את הסף הזה. עבודת המחקר שפורסמה לאחרונה מוכיחה שעבור קיוביטים אטומיים פריצת דרך זו הושגה לראשונה ברחבי העולם על ידי קבוצת המחקר בראשות פרופסור בירקל. הפרסום המדעי מתאר גם כיצד עלייה נוספת במספר מקורות הלייזר תאפשר מספרי קיוביט של 10,000 ויותר תוך שנים ספורות.
