量子计算技术突破 - 美国量子计算机制造商“原子计算”展示了一种能在运行中自行修复的中性原子量子计算机 克服了原子损耗的关键难题 为开发可持续运行的量子计算机奠定了基础 [1] - 该研究发表于《物理评论X》杂志 为量子计算走向更大规模应用提供了新思路 [1] 技术原理与挑战 - 中性原子量子计算机以中性原子作为量子比特 利用激光束“光镊”将其固定在特定位置 [1] - 在运行过程中 原子有时会从激光陷阱中逃逸消失 如果发生在计算过程中 整个计算往往会被迫停止 [1] 创新解决方案：“分区管理” - 研究团队采用“分区管理”办法 将原子分成5个不同的功能区 [1] - 寄存区用于存放量子比特 交互区进行计算 测量区用于利用辅助原子检查误差 储备区存放备用原子 加载区负责从外部补充新原子 [1] - 该设计类似于工厂的独立车间 某个区域出现故障不会让整个系统停摆 [2] 自我修复机制与验证 - 当系统发现原子丢失时 会立即从储备区调出备用原子 放到空缺位置 并将其重置为最低能量状态以立即投入运算 [2] - 完成检查任务的辅助原子可以被回收 经过重置后重复使用 实现“边运行边修复” [2] - 为验证机制 研究团队让量子计算机运行了一个重复代码并连续进行了41轮自检 每轮都能及时补上丢失的原子且数据运行不受影响 [2] - 研究人员表示 若无自我修复功能 系统在几轮运算后就会“耗光原子”无法继续工作 [2] 研究意义与影响 - 研究表明 中性原子量子处理器可在电路运行中重新初始化并重复使用辅助原子 在量子比特寿命有限的条件下 也能实现量子电路的连续运转 [2]