连续工作的 3000 量子比特系统
量子物理
2026-05-25 v2 量子气体
原子物理
摘要
中性原子是量子科学的有前景平台，推动了从量子模拟和计算到测距、原子钟和量子网络等领域的进展。尽管原子损失通常将这些系统限制于脉冲模式，但连续工作可显著提升循环速率，消除测距中的瓶颈，并实现通过量子纠错的深电路演化。本文演示了一种用于高速补给和连续工作大规模原子阵列系统的实验架构，同时实现了对存储的量子信息的相干存储和操控。我们的方法利用一系列两个光学晶格输送带将原子储备槽输送至科学区域，那里原子被反复抽取到光学推臂中，而不影响存储在附近 qubit 的相干性。我们以每秒 30 万个推臂中的原子补给速率，创建了每秒超过 3 万个初始化 qubit，借此组装并维持了超过 3000 个原子的数组持续运行超过 2 小时。此外，我们演示了在保持存储 qubit 量子态的同时，持续补给数组中的原子 qubit，使其处于自旋极化态或相干叠加态。我们的结果为实现大规模连续运行的原子钟、传感器和容错量子计算机铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2506.20660,
title = {Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system},
author = {Neng-Chun Chiu and Elias C. Trapp and Jinen Guo and Mohamed H. Abobeih and Luke M. Stewart and Simon Hollerith and Pavel Stroganov and Marcin Kalinowski and Alexandra A. Geim and Simon J. Evered and Sophie H. Li and Xingjian Lyu and Lisa M. Peters and Dolev Bluvstein and Tout T. Wang and Markus Greiner and Vladan Vuletić and Mikhail D. Lukin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20660},
year = {2026}
}
备注
Main text: 8 pages, 4 figures. Methods: 7 pages, 10 figures. Ancillary files: one supplementary movie and caption