Физики сняли «квантовое видео» с котом из отдельных атомов
Китайские ученые сняли мультфильм о коте Шредингера. Печально известное гипотетическое животное, которое одновременно и живо, и мертво, получилось, пожалуй, самым маленьким в мире — ведь состоит оно всего из нескольких сотен атомов.
Когда вы листаете видео на телефоне или заходите на любимый сайт, ваш компьютер постоянно обрабатывает двоичные последовательности из 0 и 1, каждый из которых представлен в оборудовании как бит — 0 или 1. В квантовых компьютерах базовые элементы вычислений — это так называемые кубиты, которые могут находиться в состоянии 0, 1 или хрупкой суперпозиции обоих состояний. Это позволяет квантовым компьютерам решать некоторые задачи гораздо эффективнее классических. Но есть проблема: кубиты крайне нестабильны.
В последнее время ученые добились значительного прогресса в создании квантовых компьютеров, кубиты которых представляют собой массивы нейтральных атомов, каждый из которых управляется с помощью «оптических пинцетов» — сильно сфокусированных лазерных лучей. Для выполнения операций такой квантовый компьютер требует перемещения множества атомов в точные конфигурации. Традиционно этот процесс занимал много времени, так как атомы перемещались по одному, строка за строкой. Теперь исследователи разработали метод ускорения этого процесса с помощью искусственного интеллекта, о котором рассказали в Physical Review Letters.
Новый инструмент может перемещать сразу тысячи атомов в любую заданную конфигурацию. Перестановка занимает всего 60 миллисекунд — независимо от количества атомов — что стало рекордом скорости на сегодня. Чтобы продемонстрировать свою разработку, команда создала мультфильм, описывающий мысленный эксперимент с котом Шредингера.
Каждая желтая точка в этом видео — один из 549 атомов рубидия, перемещаемых в квадрате размером всего 230×230 микрон. Положение атомов определяется по их свечению в ответ на воздействие лазера.
Видео замедлено примерно в 33 раза, поскольку процесс довольно быстрый. Он также масштабируем: сейчас система работает максимум с 2024 атомами, но в будущем, по прогнозам исследователей, сможет управлять тысячами атомов.
