两个团队使用中性原子来创建量子电路

　　通过中性原子的相干传输实现的量子信息架构。a，在我们的方法中，量子位被传输以执行与远距离量子位的纠缠门，从而实现可编程和非本地连接。原子穿梭是使用光学镊子进行的，在两个维度和多个区域之间具有高平行度，允许选择性操作。插图：使用的原子级别。|0⟩、|1⟩量子位状态是指 mF= 0 时钟状态87Rb和|r⟩是用于在量子位之间生成纠缠的Rydberg状态（扩展数据图1b）。b，原子图像，说明纠缠量子比特的相干传输。使用单量子位和双量子位门序列，每个原子对都以|Φ⟩贝尔状态（方法）制备，然后在300μs的跨度内相隔110μm。c，奇偶校验振荡表明运动不会明显影响纠缠或相干性。对于移动和静止测量，使用XY8动态去耦序列保持量子位相干性300 μs（方法）。d， 测量的钟形态保真度作为110 μm分离速度的函数，表明对于低于200 μs的移动（平均分离速度为0.55μm μs）的移动，保真度不受影响+ 1).插图：移动过程中原子损耗归一化导致恒定的保真度，表明原子损耗是主要的误差机制。图片来源： 自然 （2022）。DOI： 10.1038/s41586-022-04592-6
　　两个独立工作的研究小组已经展示了使用中性原子来创建量子电路的可行性 - 两者都在 《自然》 杂志上发表了他们的工作大纲。其中一个小组的成员来自威斯康星大学麦迪逊分校，ColdQuanta和Riverlane，首次在冷原子量子计算机上成功运行了一种算法。第二组成员来自哈佛大学，麻省理工学院，QuEra Computing Inc.，因斯布鲁克大学和奥地利科学院，表明有可能构建基于纠缠原子阵列相干传输的量子处理器。杜伦大学的汉娜·威廉姆斯（Hannah Williams）在同一期刊上发表了一篇《新闻与观点》（News & Views）的文章，概述了最近关于使用中性原子来制造量子电路的研究，以及两个团队在最近的这些努力中所做的工作。
　　随着构建真实且可用的量子计算机的研究取得进展，多种设计已经发展 - 两个主要竞争者涉及使用基于捕获离子或静电场的量子比特。但事实证明，这两种方法都难以扩展到大型系统。正因为如此，一些研究人员转向研究在这种计算机中使用中性原子的可能性。正如威廉姆斯所指出的那样，这种方法的优点是，扩展到更大的系统要容易得多——数百个中性原子的阵列已经被用来创建逻辑门。在两项新的努力中，两个研究小组都表明，可以使用这种方法来创建多量子位电路;他们只是以不同的方式去做。
　　两个团队都以低能量状态对机器中的量子位进行编码，但在处理它们的方式上有所不同。一个研究小组使用光学镊子将彼此不相邻的原子纠缠在一起，然后用它们来证明该方法可用于实现完善的量子信息态。另一个团队使用激光束纠缠量子比特对，以格林伯格 - 霍恩 - 蔡林格状态创建六个量子比特的复数。然后，他们使用他们的系统运行两种量子算法 - 一种测量给定原子的分子能量，另一种用于解决MaxCut问题。
　　两个团队的工作表明，使用中性原子来创建量子电路是进一步研究专注于创建工作量子计算机的可行选择。