Hitech logo

Идеи

Новая метаповерхность открывает путь к квантовым компьютерам на 100 000 кубитов

TODO:
Георгий ГоловановСегодня, 12:55 PM

Физики из США представили инновационный метод улавливания отдельных атомов, который может открыть путь к созданию квантовых компьютеров с 100 000 кубитов. Это на два порядка больше, чем в самых современных квантовых машинах. Новый подход сочетает две технологии: оптические пинцеты и плоские оптические устройства, известные как метаповерхности.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Обычно для создания лазерных ловушек, удерживающих атомы, используются громоздкие устройства — пространственные модуляторы света. Эти системы накладывают ограничения на размер массивов атомов, которые можно поймать. Команда из Колумбийского университета обошла это ограничение, разработав метаповерхность — плоское устройство, покрытое нанометровыми структурами. Эти «пиксели» формируют из падающих лазерных лучей нужные схемы ловушек, делая всю систему компактной и потенциально масштабируемой.

Почему США, Китаю и России важно первыми установить на Луне атомный реактор

Исследователи успешно продемонстрировали работу метода, захватив около 1000 атомов стронция. Более того, они создали метаповерхность, способную генерировать 360 000 отдельных оптических пинцетов, что на два порядка превосходит возможности современных технологий. Самая большая метаповерхность, которую им удалось изготовить, диаметром 3,5 миллиметра, содержит более 100 млн пикселей и создает массив из 600 на 600 ловушек.

«Атомы — это природные кубиты, идеально идентичные и существующие в огромном количестве. Узким местом всегда был поиск способа управлять ими в больших масштабах», — пояснил Аарон Холман, один из ведущих авторов исследования.

Разработанные метаповерхности сделаны из богатого кремнием нитрида кремния и диоксида титана, пишет Phys. Они исключительно прочны и выдерживают интенсивность лазерного излучения, в миллион раз превышающую интенсивность солнечного света на Земле.

Для реализации полного потенциала технологии команде потребуются более мощные лазеры, чем у них есть сейчас. Но это достижимая задача, уверены ученые. Они уже продемонстрировали универсальность платформы, расположив атомы в различных конфигурациях, включая квадратную решетку, квазикристаллические узоры и даже форму, напоминающую Статую Свободы.

Помимо квантовых вычислений эта технология может найти применение в квантовых симуляторах для моделирования сложных физических систем и в оптических атомных часах для сверхточного измерения времени.

Английские ученые смогли визуализировать важнейший процесс копирования клетками своего генетического материала. Используя новейшую криоэлектронную микроскопию, они показали работу хеликаз, класса ферментов, которые называют «молекулярными машинами» для распаковки ДНК.