看这个综述,在量子模拟方面先用上了
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此技术发明后,里德堡原子阵列量子计算与量子模拟步入了快车道。2017年Lukin组实现了51个里德堡原子阵列Ising型量子多体自旋模型,并研究其多体动力学。通过激光可操控原子的内态,从而打开和关闭原子之间的耦合,并对系统的相互左右哈密顿量进行编程调控。2021年,Lukin组和Browaeys组各自独立的实现了包含数百个里德堡原子阵列的量子模拟器:Lukin组实现了包含256个里德堡原子的多体自旋模型以及反铁磁相变,Browaeys组实现了196个里德堡原子的二维反铁磁相,实验数据与数值模拟之间匹配得很好。接下来,Lukin组又实现了里德堡原子的高速高保真度传输与可控的量子逻辑门,并制备了多体纠缠的图态、表面码量子纠缠态等。这昭示了此系统不仅能作为可编程的量子模拟器,还具备通用量子计算的潜力。
随着技术的迅速进步,里德堡原子阵列已经在很多问题上找到了应用。2022年初,Lukin组发表论文,基于最多289个里德堡原子阵列实现的量子绝热算法,可以高效的解决最大独立集合问题,这是一个NP-hard的优化问题。他们通过理论分析认为此设备的计算速度可以产生平方加速。在实验中,通过与经典算法比较,对于那些最难的问题来说,他们认为已经产生了量子加速优势。基于此系统还可以有很多应用,可以参照这篇理论文章 arXiv:2205.08500 。
里德堡原子阵列技术的关键人物Lukin教授来自俄罗斯,Greiner教授来自德国,Browaeys教授来自法国。美国哈佛大学把Lukin和Greiner招到麾下,才让美国也在此新兴技术中占据了领导地位。虽然Browaeys组最早实现了无缺陷的二维里德堡原子阵列,但这两年其技术发展还是比Lukin&Greiner组稍落后一点。这可能因为哈佛大学对博士生与博士后的吸引力要大得多, 这些天才的年轻人努力工作,极大地促进了技术的进步。
2019年,Lukin&Greiner等人发起成立创业公司QuEra Computing,基于里德堡原子阵列技术开发量子模拟器和量子计算机。2021年QuEra拿到1700万美金的风险投资。在QuEra公司网站上,他们预计到今年底能开发出超过500个原子的可编程量子模拟器,以及64个量子比特的可编程量子计算机,到2024年,可以提供包含1024个量子比特的可编程量子计算机。Browaey教授也在2019年创办了Pasqal公司,推进里德堡原子阵列技术产业化。2022年1月,Nature杂志选出了7项2022年值得关注的新技术,基于里德堡原子阵列的量子模拟技术名列其中。中国科学家们也加入了这个研究领域的攻关。中科院精密测量科学与技术创新研究院詹明生研究团队去年创办了中科酷原科技(武汉)有限公司,并宣布即将发布“汉原1号”中性原子量子计算机。