頻繁に繰り返される例の1つは、量子コンピューティングの心を揺さぶる可能性を示しています。300量子ビットを備えたマシンは、既知の宇宙の粒子の数よりも多くの情報を同時に保存できます。
これを処理します：ハーバードの科学者は、10倍大きいシステムを発表し、再起動せずに継続的に動作できる最初の量子マシンを発表しました。
で Nature誌に掲載された論文、チームは、2時間以上実行できる3,000以上の量子ビット（またはQubits）のシステムを実証し、一連の技術的課題を乗り越え、科学、医学、金融、その他の分野に革命をもたらす可能性のあるスーパーコンピューターの構築に向けた重要なステップを表しています。
「私たちは3,000回のクットシステムで継続的な操作を実証しました」と言いました。 ミハイル・ルキン、ジョシュアとベス・フリードマン大学の教授であり、Quantum Science and Engineering Initiativeの共同ディレクターであり、The New Paperの上級著者。 「しかし、このアプローチがはるかに多くの数でも機能することは明らかです。」
ハーバード主導のコラボレーションには、MITの研究者が含まれており、Lukinが共同で率いました。 Markus Greiner、ジョージ・ヴァスマー・レバレット物理学教授、および ヴラダン・脆弱、MITのレスター・ウルフ物理学教授。チームは、Harvard-Mit Labsから紡がれたスタートアップ企業であるQuera Computingと共同研究を行っています。
従来のコンピューターは、携帯電話のビデオからこのページの単語や画像まで、バイナリコードを使用して情報をエンコードします。量子コンピューターは、個々の原子で亜原子粒子を使用し、量子物理学の直感に反する特性を利用して、はるかに多くの処理能力を実現します。
バイナリの従来のビットは、情報をゼロまたはゼロとして保存します。キュービットはゼロ、1つ、またはその両方である場合があります。そして、この線形振幅の組み合わせは、量子コンピューティングの力の鍵です。
従来のコンピューターでは、ビット数を2倍にすると、処理能力が2倍になります。量子コンピューターでは、Quantum Entanglementと呼ばれるプロセスのために、Qubitsを追加すると、電力が指数関数的に増加します。
しかし、大規模な量子システムを実現することは大きな課題をもたらしました。
ニュートラル原子のシステム（均一数のプロトンと電子があるため電荷がないため、電荷がない）は、量子コンピューターの最も有望なプラットフォームの1つとして登場しています。
しかし、頑固な問題の1つは「原子損失」です。これは、逃げてコード化された情報を失います。この欠点は、研究者が一時停止し、原子をリロードし、再び開始しなければならないワンショットの取り組みに限られた実験を行っています。
「私たちは、すでにシステムにある情報を破壊せずに自然に失うように、新しい原子を挿入できる方法を示しています。」
エリアス・トラップ
新しい研究では、チームは、「光学格子コンベアベルト」（原子を輸送するレーザー波）と「光学ピンセット」（個々の原子をつかみ、グリッド様アレイに配置するレーザービーム）を使用して、継続的かつ迅速に補給キッツを継続的かつ迅速に補給するシステムを考案しました。システムは、1秒あたり最大300,000原子をリロードできます。
「すでにシステムにある情報を破壊することなく、新しい原子を挿入する方法を示しています」と、紙の共著者で博士号のエリアス・トラップは言いました。ケネスC.グリフィン芸術科学の学生の生徒が物理学を研究しています。 「それは本当にこの原子損失の基本的なボトルネックを解決しています。」
新しいシステムは、2時間以上3,000を超えるキュビットの配列を操作しました。理論的には、研究者は無期限に継続できると述べました。 2時間にわたって、5,000万件以上の原子がシステムを介してサイクリングされました。
Lukin氏は、「失われたキビットを迅速に置き換える能力を含む、システムのこの新しい種類の継続的な動作は、特定の数のキュービットよりも実際に重要になる可能性があります。」
フォローアップ実験では、チームはこのアプローチを適用して計算を実行する予定です。
Neng-Chun Chiu、研究主任著者およびハーバードグリフィン博士号物理学の学生は次のように述べています。「私たちを本当に際立たせているのは、3つのことの組み合わせです。スケール、量子情報の保存、プロセス全体を十分に速くすることです。」
この新しい研究は、研究の速く発達しているフロンティアを進めています。実際、今週、Caltechのチームが6,100キュービットシステムを公開しましたが、13秒未満しか実行できませんでした。
で 別の論文 また、Natureで今月公開されたHarvard-Mitチームは、エキゾチックな量子磁石をシミュレートするための再構成可能なアトムアレイのアーキテクチャを実証しました。
「原子量子コンピューターが動作中に文字通り再構成することができます。基本的に、システムは生きた生物になります。」
ミハイル・ルキン
このアプローチにより、計算プロセス中にプロセッサの接続を変更できます。対照的に、ほとんどの既存のコンピューターチップ（携帯電話やデスクトップのようなコンピューターチップ）には固定接続があります。
「動作中は、原子量子コンピューターを文字通り再構成できます」とLukin氏は言います。 「基本的に、システムは生きた生物になります。」
3分の1で 今週自然に掲載された論文、チームは、エラー修正のための新しい方法を備えた量子アーキテクチャを実証します。この新しい研究により、Lukinは、数十億の運用を実行し、数日間実行を続けることができる量子コンピューターを想像できるようになったと考えています。
「この夢を実現することは、今では初めて私たちの直接的な光景にあります」と彼は言いました。 「それを実現するための非常に直接的な道を本当に見ることができます。」
研究者は、米国エネルギー省、Intelligence報研究プロジェクト活動、陸軍研究室、防衛先進研究プロジェクト局、および国立科学財団から連邦政府の資金を受け取りました。