开拓科学前沿总是需要一些前瞻力和敏锐的洞见。在 光学操纵条件远没有达到量子计算要求之际，哈佛团队仿 佛预见到未来激光器的发展，随之开启了他们的征程。而 与此同时，国内外从事冷原子物理研究的多数其他团队， 对于中性原子系统在量子计算领域中的认知更像是一个渐 变的过程。“2016 年左右，哈佛大学和麻省理工学院的联 合研究中心邀请我去做一个报告，当时他们为我排了一整 天紧密的日程，唯一请我去参观的就是当时还正在搭建 中的中性原子阵列实验室,”清华大学高等研究院从事冷 原子物理理论研究的物理学家翟荟回忆道，“当时我也不 是很理解，为什么在那么多更先进的实验室中，专门安 排我参观这个？但当我们对这个平台逐渐了解地更多，从 2020 年左右开始，我们也开始对这个体系有了预期。” ---- 为了实现复杂的编码过程，研究团队基于光镊阵列捕 获的 280 个铷原子，设置了包含三个区域的逻辑处理器架构：用于“停放”不参与计算的量子比特的存储区；用于实现并行纠缠、逻辑门操作的纠缠区；以及读取区——这是为了避免干扰仍在运行的量子比特。在这个架构中，他们测试了用表面码（surface code，由基塔耶夫提出，在二维晶格上定义的一系列量子纠错码）和色码（colour code）编码 3、6、12、24 以及 48 个逻辑比特的系统,也探索了不同的算法演示；还在 48 个逻辑比特上演示了多达数百个逻辑比特间的逻辑门操作，以及非 Clifford 量子门操作。 ---- 而从 QuEra（由哈佛团队的三位实验室负责人共同创 建）公司在今年年初发布的量子计算路线图来看，他们也 正信心满满地规划着，预计将在 2026 年将原子阵列量子 计算机的物理比特数量扩增至 10000 个以上，同时将稳定 且低错误率的逻辑比特数量扩增至 100 个。 国队编 这是一项令人忍不住翘首以盼的目标：当我们能在某 个可自由编程的架构上，拥有上百个低错误率的逻辑比特,就已经可以称之为婴儿版本的容错通用量子计算机了。在这个通用程度较低的机器上，我们能得到一些无需经典计算预测的可靠结果，完成一些复杂度较低的计算操作。尽管这距离终极目标依然很遥远，却终于是从NISQ时代初步迈入了容错通用量子计算的时代。 ---- 量子计算机的进展：中性原子阵列好像能成事儿！ #量子计算机 #环球科学

评论：
作者: 中性原子阵列的进步依赖激光技术的迅速发展：最近几年激光技术发展其实非常迅速，激光器也逐渐在替换。奇妙的是，科学前沿的开拓总是需要众多学科的协同合作，一些制造业、精密加工行业的进步推动了中性原子系统的发展。与此同时，这一体系实验技术的产物也能帮助其他产业，比如光刻机、精密测量等领域的进步。 ---- 关键词：激光器、精密加工、光刻机、精密测量。