我们团队研发出全新原子量子计算架构

近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院传来消息，詹明生、许鹏领导的科研团队在中性原子量子计算方向取得了突破性成果。他们提出并证实了一种基于光纤阵列的原子量子计算新体系，实现了原子量子计算领域对高并行性、高速度和稳定寻址操控的长期追求。相关论文已发表于《自然·通讯》。

团队负责人许鹏表示，在构建的原型系统中，研究人员利用光纤阵列形成的光阱，成功、稳定地捕获了10个单原子；首次在二维原子阵列实现高保真的“任意单比特门”并行操控，并首次清晰地观测到两原子间的里德堡阻塞现象——这为高保真两比特门的实现奠定了重要物理基础。“这种架构可以借助多通道扩展规模，同时兼容集成光子芯片技术，有望为打造大规模中性原子量子计算机开辟全新路径。”许鹏补充道。

中性单原子阵列因其操作扩展性强、门操作精度高、相干时间长及可动态重构连接等优势，一直被视为实现大规模、容错量子计算的重要候选技术。但要实现高效、精准地操控单个原子，是让该技术迈入应用的关键难题。

为此，科研团队创新性提出了依托光纤阵列的新型原子量子计算方案。每一个量子比特都分配有独立的光纤控制单元，在实际实验中，实现了同步、高速并精准的原子操控，大幅提升了寻址技术的能力，使得“又快又准”的单原子操作成为可能。

许鹏指出，在NISQ（有噪声的中等规模量子）阶段，单原子操控的执行效率和精度直接影响量子计算的走向。虽然国内外在大规模原子阵列技术方面已获得进展，但寻址技术的瓶颈仍是限制效能提升的主要障碍。“我们的方案凭借光纤并行化设计同时兼顾高效率与高精度，为中性原子量子计算跨入更大规模及实际应用提供了重要技术支撑。”他说。（记者操秀英）