Лазерные технологии способствуют прорыву в квантовых вычислениях: метаповерхностные оптические пинцеты реализуют крупномасштабные атомные массивы

Ключевой проблемой квантовых вычислений является масштабирование кубитов, чья хрупкость и подверженность шумовым помехам ограничивают стабильность системы. Недавно исследование Колумбийского университета (США), сочетающее лазерные технологии с поверхностным кодированием, предложило новый путь для масштабирования кубитов.

Кубиты как фундаментальные единицы квантовых вычислений требуют для своего масштабирования преодоления проблемы уязвимости физических кубитов к шуму. Традиционные методы демонстрируют ограниченную эффективность в одновременном увеличении количества как физических, так и логических кубитов. Исследовательская группа применила технологию массива оптических пинцетов на основе метаповерхностей, используя двумерный массив из наноразмерных пикселей для формирования луча света, и успешно захватила 1000 атомов стронция, функционирующих как кубиты, с планами по расширению до ста тысяч атомов.

Эта лазерная технология на основе метаповерхностей позволяет достичь однородности атомов по всему массиву, повышая стабильность массива кубитов. Данный прорыв открывает новые перспективы для масштабируемости квантовых вычислений и может способствовать развитию таких направлений исследований, как квантовая телепортация. Лазерные технологии сыграли ключевую роль в этом процессе, став важным инструментом для манипулирования микрочастицами.

Связь между квантовыми вычислениями и лазерными технологиями становится все теснее. В ноябре прошлого года компания TRUMPF совместно с Институтом лазерных технологий Общества Фраунгофера и Свободным университетом Берлина запустила проект по изучению лазерной физики с использованием квантовых алгоритмов. Цель проекта — моделирование квантовых процессов внутри лазеров на квантовом компьютере для ускорения разработки полупроводниковых и CO2-лазеров, закладывая основу для промышленного применения.

Хотя квантовые компьютеры в настоящее время еще не способны обрабатывать сложные промышленные задачи моделирования, подобные исследования помогают накапливать экспертные знания и готовиться к будущему применению технологий. Совместное развитие лазерных технологий и квантовых вычислений способствует продвижению обеих областей к практическим прорывам.