Японія розробляє квантовий комп’ютер на «нейтральних атомах»

 

 

 Модель квантового комп'ютера 
https://www.ukrinform.ua/rubric-world/4157428-aponia-rozroblae-kvantovij-komputer-na-nejtralnih-atomah.html

 

 

Японські дослідники розробили модель квантового комп'ютера, що використовує так звані нейтральні атоми; він уже працює в префектурі Айті. Як зазначається, квантові комп'ютери використовують унікальну поведінку таких частинок, як атоми та електрони, для дослідження безлічі можливих рішень різних завдань. Квантові комп'ютери на основі «нейтральних атомів» – один із типів, що розглядаються для потенційного комерційного використання. Японська модель розроблена групою, яку очолює професор Оморі Кендзі з Інституту молекулярних наук. Дослідники стверджують, що цей метод використовує лазери для захоплення атомів, які не мають електричного заряду, усередині вакуумної камери.

Квантові комп'ютери на нейтральних атомах — це новий тип квантових систем, де кубіти (квантові біти) створюються з окремих атомах без електричного заряду (наприклад, рубідію чи ітербію), які утримуються в просторі за допомогою лазерних променів (оптичних пінцетів).

Як це працює

Лазерне утримання: Атоми фіксуються у певних точках вакуумної камери за допомогою сфокусованих лазерів.

• Маніпуляція: Лазерні імпульси змінюють стан атомів, виконуючи квантові логічні операції.

  Взаємодія: Атоми збуджуються до так званих Рідбергівських станів, що дозволяє їм взаємодіяти на відстані та заплупуватись

• Рідбергівські стани — це високозбуджені квантові стани атомів або молекул, у яких один із електронів має дуже велике головне квантове число.

• Через високе значення такий електрон перебуває на величезній відстані від атомного ядра (іонного остова), що надає рідбергівським атомам унікальних, екстремальних властивостей. 

• Розберемося з ключовими властивостями рідбергівських станів

• Величезний радіус: Радіус орбіти електрона зростає як n². Атом у такому стані може збільшитися в розмірах у тисячі разів порівняно зі звичайним станом, сягаючи мікрометрових масштабів (що співмірно з розмірами бактерій). 

• Довгий час життя: Час життя рідбергівського стану зростає як n³ (або n⁵ для деяких підстанів). Вони є надзвичайно стабільними для збуджених систем і можуть «жити» мілісекундами. 

• Гігантська поляризованість: Чутливість до зовнішніх електричних полів зростає як n⁷. Навіть слабкі поля можуть сильно деформувати або іонізувати такий атом. 

• Слабкий зв'язок з ядром: Енергія зв'язку електрона зменшується як 1/n². Його дуже легко відірвати (іонізувати атом). 

  Де це застосовується?

• Квантові обчислення: Через сильні міжатомні взаємодії (ефект рідбергівської блокади) такі атоми використовують як стабільні кубіти для створення квантових комп'ютерів. 

• Сенсорика: Завдяки надчутливості до електричних полів рідбергівські атоми слугують ідеальними датчиками для вимірювання мікрохвильового та радіовипромінювання. 

• Астрофізика: Рідбергівські стани часто виникають у розрідженому міжзоряному просторі, де атоми водню можуть мати n > 100. Їхні лінії випромінювання реєструють радіотелескопами.

 

Головні переваги квантових комп'ютерів на нейтральних атомах:

• Масштабованість: Легко створювати великі масиви з тисяч однакових кубітів.

  Довга когерентність: Нейтральні атоми менш схильні до зовнішніх електромагнитних перешкод, тому довше зберігають квантовий стан (рекорди сягають понад 12 секунд).

  Гнучкість геометрії: Атоми можна переміщувати у реальному часі, змінюючи зв'язки між ними.

Сучасний стан (2025–2026 роки) Компанії активно співпрацюють з гігантами на кшталт Microsoft для створення потужних комерційних систем.

• 
  

На відміну від інших типів квантових комп'ютерів, ця модель може працювати за кімнатної температури. Це означає, що їй не потрібна система охолодження, і вона може бути меншого розміру для більш практичного застосування.

Керівник дослідницької групи розповів, що вони хочуть створити систему, яка буде швидшою та ефективнішою за суперкомп'ютери у розв'язанні конкретних соціальних проблем. «Зрештою, ми хочемо, щоб наша система повністю замінила наявну обчислювальну інфраструктуру», – пояснив професор Оморі.

Наразі, за словами розробників, система здатна виконувати базові обчислення. Наступні кроки – забезпечення стабільності щодо великомасштабних обчислень.

Як повідомляв Укрінформ, міжнародна група вчених здійснила перший успішний експеримент із телепортації стану фотона між двома окремими квантовими точками на відстані 270 метрів через відкритий повітряний оптичний канал. Це стало важливим кроком на шляху до створення квантового інтернету.

Стоп! Нарешті я згоден, квантовий комп’ютер це пристрій для телепортації.

Рідбергівські електрони працюють на відстані до кількох сотен метрів і це тільки початок. На відстані кілометрів зросте точність і швидкість обчислень. Чекаємо.

ТОКІО — Yaqumo , розробник квантових комп'ютерів на нейтральних атомах, співпрацює зі Screen, компанією-виробником напівпровідників, щоб розпочати розробку оптичних модулів для квантових комп'ютерів. Ця компанія проводитиме спільні дослідження, спрямовані на підвищення продуктивності та внутрішнього виробництва пристроїв з оптичним ядром, що використовуються в квантових комп'ютерах на нейтральних атомах, а також на технології інтеграції цих компонентів у модулі. Мета співпраці — прискорити індустріалізацію квантових комп'ютерів на нейтральних атомах та позиціонувати Японію як провідну особу у світовому ланцюжку поставок квантових комп'ютерів. Screen спеціально працюватиме над розробкою оптичних модулів для інтеграції передових оптичних компонентів, таких як високошвидкісний просторовий модулятор світла та багатохвильовий об'єктив, для маніпулювання атомами, що є важливим для квантових обчислень та корекції помилок.

Отакої, оптичні пристрої для квантових комп’ютерів для «підвищення продуктивності та внутрішнього виробництва».

Іронічне ставлення до так званих квантових комп’ютерів посилюється, пам’ятаючи про Рідбергівські електрони і заплутанність.

Короля в новому одязі вивели на вулицю.