บาคาร่าเว็บตรง ผลลัพธ์ที่เป็นกลาง: อะตอมที่พันกันเป็นพื้นฐานของโปรเซสเซอร์ควอนตัมใหม่สองตัว โปรเซสเซอร์ควอนตัมตัวแรกที่ใช้อะตอมที่เป็นกลางเป็น qubits ได้รับการผลิตอย่างอิสระโดยสองกลุ่มที่อยู่ในสหรัฐฯ ผลที่ได้คือเหตุการณ์สำคัญเนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมอะตอมอาจปรับขนาดได้ง่ายกว่าอุปกรณ์ที่ใช้วงจรตัวนำยิ่งยวดหรือไอออนที่ติดอยู่ซึ่งเป็นเทคโนโลยีทั้งสองที่ครอบงำจนถึงขณะนี้
qubits แรกถูกแสดงให้เห็นในปี 1995 ในไอออน
ที่ดักจับโดยDavid Wineland , Chris Monroeและเพื่อนร่วมงานที่ NIST ในโบลเดอร์ รัฐโคโลราโด สหรัฐอเมริกา ไม่นานมานี้ บริษัทต่างๆ เช่น Google และ IBM ได้ผลิตคอมพิวเตอร์ที่ใช้คิวบิตตัวนำยิ่งยวดโซลิดสเตต โดยปัจจุบันโปรเซสเซอร์ IBM Eagle 127 คิวบิตถือว่ามีประสิทธิภาพมากที่สุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ แพลตฟอร์มนี้จึงประสบปัญหา qubits ตัวนำยิ่งยวดต้องสร้างขึ้นทีละตัว ทำให้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างสำเนาที่เหมือนกัน สิ่งนี้ประนีประนอม “ความถูกต้องของประตู” (ความน่าจะเป็นของผลลัพธ์ที่ถูกต้อง) ยิ่งไปกว่านั้น แต่ละ qubit จะต้องถูกทำให้เย็นลงใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งเป็นงานที่ยากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อจำนวน qubit เพิ่มขึ้น
บริษัทอื่นๆ รวมถึงIonQ ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพของ Monroe ได้หันมาใช้ไอออนที่ดักจับเป็นทางเลือกแทน ในเดือนกันยายน 2020 Honeywell ยักษ์ใหญ่ด้านอุตสาหกรรมประกาศว่าคอมพิวเตอร์ไอออนที่ติดอยู่ได้บรรลุ “ปริมาณควอนตัม” ซึ่งเป็นสถิติซึ่งเป็นการวัดความสามารถและอัตราข้อผิดพลาดของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ที่ดักจับไอออนมีข้อได้เปรียบที่ไอออนแต่ละตัวได้รับการประกันว่าไม่สามารถแยกแยะได้โดยกฎของกลศาสตร์ควอนตัม
ในขณะที่ไอออนในสุญญากาศจะแยกได้ง่าย
จากสัญญาณรบกวนจากความร้อน ปัญหาคือว่า “ไอออนมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรง และคุณจำเป็นต้องเคลื่อนย้ายพวกมันไปรอบๆ ด้วยสนามไฟฟ้า” Dolev Bluvsteinจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในสหรัฐอเมริกากล่าว “มันค่อนข้างยากในทางปฏิบัติ”
ในปี 2016 Mikhail Lukinจาก Harvard ร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) และนักวิจัยจาก Institut d’Optique ในปารีสได้เปิดตัวแพลตฟอร์มที่สามโดยจัดเก็บข้อมูลควอนตัมในอะตอมเป็นกลางที่พวกเขาจัดการโดยใช้ แหนบแสง ด้วยการใช้เลเซอร์เพื่อกระตุ้นอะตอมให้อยู่ในสถานะ Rydberg ที่แตกตัวเป็นไอออนสูง นักวิจัยสามารถเข้าไปพัวพันกับอะตอมอื่น ๆ ได้ ทำให้การทำงานของประตูทำได้ก่อนที่ผลลัพธ์ของประตูจะถูกเก็บไว้อย่างเสถียรอีกครั้ง อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านี้ยังไม่มีใครแสดงวงจรควอนตัมเต็มรูปแบบโดยใช้อะตอมที่เป็นกลาง
ไฮเปอร์ไฟน์ รัฐ ในการวิจัยล่าสุด ทั้งสองทีมจัดเก็บข้อมูลควอนตัมในสถานะไฮเปอร์ไฟน์ของอะตอมอัลคาไล: รูบิเดียมสำหรับ Bluvstein และเพื่อนร่วมงานที่นำโดย Lukin และซีเซียมสำหรับทีมที่นำโดยMark Saffmanจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสัน พร้อมด้วยนักวิทยาศาสตร์จากควอนตัม บริษัทColdQuantaและRiverlane. Bluvstein อธิบายว่าสภาวะไฮเปอร์ไฟน์เหล่านี้มีข้อดีหลายประการ “ถ้าคุณมีอะตอมสองอะตอมในสถานะไฮเปอร์ไฟน์ที่อยู่ติดกัน เพราะมันแข็งแกร่งมาก พวกมันจะไม่ทำอะไรเลย” เขากล่าว “ดังนั้น หากเราต้องการพัวพันสองอะตอมตามต้องการ เราก็พยายามกระตุ้นทั้งคู่ให้เข้าสู่สถานะ Rydberg พร้อมกัน รัฐ Rydberg เหล่านี้มีขนาดใหญ่และมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างมาก และนั่นทำให้เราเข้าไปพัวพันกับอะตอมได้อย่างรวดเร็ว ตอนนี้เรากลับมาสู่สถานะไฮเปอร์ไฟน์ ปลอดภัยและเสียง ซึ่งอะตอมที่พันกันนั้นแข็งแกร่งต่อแหนบออปติคัล”
กลุ่ม Harvard-MIT ใช้ความแข็งแกร่งนี้เพื่อแยกอะตอม
ที่พันกันทางร่างกายโดยไม่ทำให้พวกมันแยกตัว (นั่นคือ สูญเสียข้อมูลควอนตัมของพวกมัน) เมื่อแต่ละอะตอมไปถึงจุดหมาย อีกชีพจรหนึ่งจากเลเซอร์จะเข้าไปพัวพันกับอะตอมถัดไป ซึ่งจะช่วยให้กลุ่มสามารถดำเนินการประตูควอนตัมที่ไม่ใช่ภายในเครื่องได้โดยไม่ต้องใช้โฟโตนิกหรือการเชื่อมโยงอะตอมเพื่อย้ายสิ่งกีดขวางรอบวงจร
นักวิจัยใช้โปรโตคอลนี้เพื่อดำเนินการหลายโปรแกรม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาเตรียม “qubit เชิงตรรกะ” ที่ประกอบด้วยเจ็ดฟิสิคัล qubits ที่สามารถเข้ารหัสข้อมูลในรูปแบบที่ป้องกันข้อผิดพลาดได้ Bluvstein ตั้งข้อสังเกตว่าการพัวพัน qubits เชิงตรรกะหลายตัวจะง่ายกว่ามากในระบบของทีมของเขามากกว่าทางเลือกอื่นที่ใช้ qubit แบบคงที่ “มีเทคนิคต่างๆ มากมายที่เรียกว่าการถักเปียหรือการผ่าตัดโครงตาข่าย ซึ่งผู้คนทำงานเพื่อเข้าไปพัวพันกับคิวบิตเชิงตรรกะ” เขาอธิบาย “แต่เมื่อคุณมีการเคลื่อนที่ของอะตอม และเมื่อคุณสามารถสอดประสานเข้าด้วยกัน มันง่ายมาก: ทั้งหมดที่คุณต้องทำ ทำให้สองกลุ่มแยกจากกัน ย้ายแต่ละกลุ่มของ qubits ประสานกับอีกกลุ่มหนึ่ง ชีพจรเลเซอร์ Rydberg หนึ่งครั้งและทำประตูระหว่างพวกเขา” ความยืดหยุ่นนี้ Bluvstein กล่าวว่า
การควบคุมที่แม่นยำ กลุ่มวิสคอนซินใช้วิธีการอื่น แทนที่จะเคลื่อนที่อะตอมของพวกมัน พวกเขาใช้แสงเลเซอร์ที่ควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อควบคุมการกระตุ้น Rydberg ของอะตอมและถ่ายโอนสิ่งกีดขวางรอบตาข่าย “ลองนึกภาพคุณมีสาม qubits ในบรรทัด” Saffman อธิบาย “ฉันจะเอาลำแสงเลเซอร์สองจุดมาส่องที่จุดซ้ายสุดและจุดกึ่งกลาง พวกเขาตื่นเต้นกับรัฐ Rydberg พวกเขามีปฏิสัมพันธ์และเข้าไปพัวพันกัน” ขั้นตอนต่อไป Saffman กล่าวต่อ คือการเคลื่อนลำแสงเลเซอร์เพื่อให้แสงสว่างแก่อะตอมตรงกลางและอะตอมที่ถูกต้องซึ่งก่อนหน้านี้ไม่ได้ใช้งานและกระตุ้นทั้งคู่ให้อยู่ในสถานะ Rydberg ในลักษณะนี้ เขาสรุปว่า “ลำแสงเลเซอร์ควบคุมการทำงานของประตู แต่กลไกการเชื่อมโยงที่แท้จริงคือปฏิกิริยาของอะตอม Rydberg”
กลุ่มของ Saffman แสดงให้เห็นถึงพลังของแผนการของพวกเขาโดยการสร้างสถานะหกอะตอมที่เรียกว่ารัฐ Greenberger-Horne-Zeilinger ซึ่งบางครั้งเรียกว่ารัฐของแมวSchrödingerเนื่องจากมีความสัมพันธ์ที่ไม่ใช่ระดับท้องถิ่นที่แข็งแกร่งที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ของรัฐควอนตัมหลายอนุภาคทั้งหมด ทีมวิสคอนซินยังแสดงให้เห็นว่าระบบของพวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องจำลองควอนตัมโดยดำเนินการปัญหาการประมาณค่าเฟสควอนตัมต่างๆ เช่น การประมาณพลังงานของโมเลกุลไฮโดรเจน บาคาร่าเว็บตรง
