划重点
012024年1月10日，MIT和量子初创公司Quera在中性原子量子计算中取得重大进展，集成48个逻辑量子比特的量子处理器。
02该处理器由哈佛大学、麻省理工学院和量子初创公司Quera的米哈伊尔·卢金及其同事共同打造，具有实时纠错功能。
03由于此，研究人员正试图在量子计算架构中用逻辑量子比特取代单个量子比特，使其在运行算法时具有抗错能力。
04然而，这一概念仍处于非常早期的阶段，最近的实验达到了使用两个逻辑量子比特来操作一个量子逻辑门的里程碑。
05该团队目前正专注于在该系统上运行更多样化的逻辑运算，有望为大规模逻辑量子处理器铺平道路。
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美国展示了一款拥有 48 个逻辑量子比特的量子处理器，它能够在执行算法的同时实时纠错。该处理器由哈佛大学、麻省理工学院（MIT）和量子初创公司QuEra的米哈伊尔·卢金（Mikhail Lukin）及其同事共同打造。他们的成功可能会促使开发出拥有大量逻辑量子比特的量子计算机。
原则上，量子计算机可以解决一些传统计算机很难或无法计算的问题。但，现今可用的量子处理器非常容易受到环境噪声的干扰，这会破坏用于存储和处理信息的脆弱量子态。
量子纠错通过让一组量子比特（也被称为物理量子比特）协同工作作为一个量子比特，即所谓的逻辑量子比特，来解决噪声问题。其理念是，逻辑量子比特所承载的信息分布在多个物理量子比特上，它们协同工作，及时识别和纠正出现的错误。
中性原子阵列展示抗错能力
研究人员希望在量子计算架构中用逻辑量子比特取代单个量子比特，使其在运行算法时具有抗错能力。
“我们正试图在该领域实现一个转变，开始用纠错后的量子比特而非物理量子比特来测试算法，并为更大规模的设备开辟道路，”描述这项工作的论文的主要作者多列夫·布卢夫斯坦（Dolev Bluvstein）解释道。该论文已被《自然》杂志接受发表。
这一概念仍处于非常早期的阶段，最近的实验达到了使用两个逻辑量子比特来操作一个量子逻辑门的里程碑。
在他们的研究中，卢金及其团队探索了如何利用中性原子阵列创建一个更大的系统。这些是由光镊捕获的超冷铷原子网格。这些原子可以处于高激发的里德堡态，使其能够充当可以交换量子信息的量子比特。
现场可编程量子比特阵列
中性原子阵列特别适合用于逻辑量子比特架构，因为它们在计算过程中可以动态重配置，同时保留其量子信息。（这有点像现场可编程门阵列，FPGA，因此也被称为现场可编程量子比特阵列，FPQA）
利用这些特性，卢金及其同事创建了一个基于中性原子阵列中逻辑量子比特控制的可编程量子处理器，并且用他们的平台运行了一系列可编程逻辑算法。这种方法使该团队大大改进了最近实验的结果：编码多达 48 个逻辑量子比特，包含多达 228 个双量子比特逻辑门。
凭借内置的纠错功能，该处理器显著提高了团队运行算法的性能。这使该团队能够探索量子计算机中逻辑运算的几个重要特征。其中包括在大量量子比特上应用大规模纠错，以及对量子硬件中的噪声和缺陷的容忍度。
科学家们乐观地表示，他们的研究可能会在不远的将来为大规模逻辑量子处理器铺平道路。卢金说：“我认为这是很明显有非常特别的事情即将到来的时刻之一。尽管前方仍有挑战，但我们预计这一新进展将大大加速迈向大规模、实用量子计算机的进程。”
该团队目前正专注于在该系统上运行更多样化的逻辑运算。
“天鹰座”：QuEra开发的256量子比特量子计算机
“天鹰座”（Aquila）量子计算机是QuEra开发的基于中性原子技术的量子计算机。
“天鹰座”（Aquila）量子计算机的外观，它是一个“现场可编程量子比特阵列”（FPQA），可作为哈密顿量模拟器运行，能支持多达256个中性原子量子比特进行量子计算。
天鹰座的内部。可看到一系列光学元件、激光器和相机（右下角）聚焦于一个真空室（左上角），其中充满了稀薄的铷原子气体。在一个宽度小于三根人类头发丝的区域内，激光场被精心控制，以操控多达256个量子比特的状态来执行量子计算。
参考链接：
量子纠错新突破！中性原子量子计算机集成48个逻辑量子比特
“天鹰座”：QuEra 的 256 量子比特中性原子量子计算机