رکوردشکنی تیم Caltech با ساخت بزرگترین آرایه کوانتومی جهان با ۶۱۰۰ کیوبیت اتم خنثی
عنوان خبر: رکوردشکنی تیم Caltech با ساخت بزرگترین آرایه کوانتومی جهان با ۶۱۰۰ کیوبیت اتم خنثی
ژانر/موضوع: محاسبات کوانتومی، اتم خنثی، اپتیک کوانتومی
تاریخ انتشار خبر: 24 سپتامبر 2025
لینک خبر: The Quantum Insider
چکیده:
پژوهشگران Caltech بزرگترین آرایه کیوبیت اتم خنثی تاکنون را ساختهاند و بیش از ۶۱۰۰ اتم سزیم را با استفاده از 12000 انبرک لیزری به دام انداختهاند. برخلاف آرایههای پیشین که به صدها یا حداکثر حدود هزار اتم محدود بودند، این سیستم همزمان مقیاس و کیفیت را حفظ میکند. کیوبیتها زمان همدوسی رکوردشکن ۱۲٫۶ ثانیه، طول عمر به دام افتادن در دمای اتاق حدود ۲۳ دقیقه، و فیدلیتی تصویربرداری بالای ۹۹٫۹۹٪ را نشان دادند، درحالیکه کنترل دقیق ۹۹٫۹۸٪ نیز ممکن شد. تیم پژوهشی همچنین توانست اتمها را در فاصله صدها میکرومتر جابهجا کند بدون آنکه برهمنهی از بین برود، که برای معماریهای مقیاسپذیر حیاتی است. این دستاورد نشان میدهد سیستم های اتم خنثی میتوانند تعداد و کیفیت را توأمان فراهم کنند و گزینهای قدرتمند برای تصحیح خطای کوانتومی باشند. گام بعدی ایجاد درهمتنیدگی در مقیاس بزرگ است که راه را به سوی محاسبات کوانتومی جهان شمول هموار میکند.
شرح کامل خبر:
در یک دستاورد تاریخی، پژوهشگران Caltech بزرگترین آرایه کیوبیت اتم خنثی تاکنون را ساختهاند و بیش از ۶۱۰۰ اتم سزیم را با استفاده از انبرکهای نوری شکلگرفته از ۱۲ هزار پرتو لیزر در یک شبکه به دام انداختهاند. این کار فراتر از همه آزمایشهای پیشین با اتمهای خنثی است که معمولاً به صدها یا حدود هزار اتم محدود بودند و معیار تازهای برای مقیاسپذیری سختافزار کوانتومی ایجاد میکند. این پژوهش که در مجله Nature منتشر شده، هم بر تعداد و هم بر کیفیت کیوبیتها در یک سامانه واحد تأکید دارد؛ دو عامل حیاتی برای پیشرفت به سوی رایانش کوانتومی با تصحیح خطا.
اتمهای خنثی بستری جذاباند، زیرا میتوان آنها را با نور به دام انداخت و دستکاری کرد در حالی که زمانهای همدوسی طولانی حفظ میشوند. در این آزمایش، تیم Caltech زمان همدوسی رکوردشکن ۱۲٫۶ ثانیهای برای کیوبیتهای هایپرفاین (hyperfine) به دست آورد که بهطور چشمگیری از آرایههای پیشین فراتر است. همچنین طول عمر به دام افتادن در دمای اتاق حدود ۲۳ دقیقه گزارش شد که همراه با بقا در تصویربرداری ۹۹٫۹۸۹٪ و فیدلیتی تصویربرداری بالای ۹۹٫۹۹٪، استانداردهای عملکردی تازهای برای آرایههای اتمی در مقیاس بزرگ تعیین میکند. مهمتر اینکه، کنترل تککیوبیتی با فیدلیتی ۹۹٫۹۸٪ نشان داد افزایش مقیاس به هزاران کیوبیت، دقت را کاهش نمیدهد.
یکی دیگر از دستاوردهای فنی، توانایی انتقال کیوبیتها در فاصله صدها میکرومتر بدون افت قابل توجه همدوسی بود. با استفاده از آزمونهای تصادفیسازیشده (randomized benchmarking)، عملیات «برداشتن و رها کردن» تأیید شد؛ بلوکهای سازنده حیاتی برای معماریهای منطقهای که در آن کیوبیتها میان نواحی مختلف برای محاسبه و تصحیح خطا جابهجا میشوند. این قابلیت، سستمهای اتم خنثی را از کیوبیتهای ابررسانا و یونهای به دام افتاده که محدودیتهای بیشتری در اتصالپذیری دارند، متمایز میکند.
پیامدهای این کار مستقیماً به تلاش برای تصحیح خطای کوانتومی (QEC) مرتبط است. رایانههای کوانتومی مقاوم در برابر خطا به صدها هزار کیوبیت فیزیکی نیاز دارند، اما ابتدا باید ثابت شود که میتوان در مقیاس بزرگ، فیدلیتی و همدوسی بالا را حفظ کرد. نتایج Caltech نشان میدهد که محاسبات کوانتومی همهمنظوره با هزاران تا دهها هزار کیوبیت فیزیکی میتواند در آینده نزدیک دستیافتنی باشد، به شرط آنکه درهمتنیدگی و تصحیح خطا در همین مقیاسها محقق شود.
با نگاه به آینده، هدف بعدی تیم ایجاد درهمتنیدگی در مقیاس بزرگ در این آرایه است؛ گامی ضروری برای انجام محاسبات کوانتومی واقعی. در صورت موفقیت، آرایههای اتم خنثی میتوانند مسیری عملی برای شبیهسازی مواد پیچیده، طراحی مولکولهای نوین و بررسی نظریههای میدانی کوانتومی باشند و علم کوانتومی را وارد عصری تازه کنند.
منابع:
[1] https://thequantuminsider.com/2025/09/24/caltech-team-sets-record-with-6100-qubit-array/
[2] https://www.nature.com/articles/s41586-025-09641-4
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
