Le projet utilise une version considérablement améliorée d'une plate-forme développée par les chercheurs en 2017, qui était capable d'atteindre une taille de 51 qubits. Cet ancien système a permis aux chercheurs de capturer des atomes de rubidium ultra-froids et de les disposer dans un ordre spécifique à l'aide d'un réseau unidimensionnel de faisceaux laser focalisés individuellement appelés pinces optiques.

Ce nouveau système permet d'assembler les atomes dans des réseaux bidimensionnels de pinces optiques. Cela augmente la taille du système réalisable de 51 à 256 qubits. A l'aide de la pince à épiler, les chercheurs peuvent organiser les atomes dans des motifs sans défaut et créer des formes programmables comme un carré, rayon de miel, ou des réseaux triangulaires pour concevoir différentes interactions entre les qubits.

"Le cheval de bataille de cette nouvelle plate-forme est un appareil appelé modulateur spatial de lumière, qui est utilisé pour façonner un front d'onde optique pour produire des centaines de faisceaux optiques de pincettes focalisés individuellement, ", a déclaré Ebadi. "Ces appareils sont essentiellement les mêmes que ceux utilisés à l'intérieur d'un projecteur d'ordinateur pour afficher des images sur un écran, mais nous les avons adaptés pour qu'ils deviennent un composant essentiel de notre simulateur quantique. »

Le chargement initial des atomes dans les pincettes optiques est aléatoire, et les chercheurs doivent déplacer les atomes pour les organiser dans leurs géométries cibles. Les chercheurs utilisent un deuxième jeu de pincettes optiques mobiles pour faire glisser les atomes vers les emplacements souhaités, éliminer le caractère aléatoire initial. Les lasers donnent aux chercheurs un contrôle total sur le positionnement des qubits atomiques et leur manipulation quantique cohérente.

Les autres auteurs principaux de l'étude incluent les professeurs de Harvard Subir Sachdev et Markus Greiner, qui a travaillé sur le projet avec le professeur Vladan Vuletić du Massachusetts Institute of Technology, et des scientifiques de Stanford, l'Université de Californie à Berkeley, l'Université d'Innsbruck en Autriche, l'Académie autrichienne des sciences, et QuEra Computing Inc. à Boston.

"Notre travail s'inscrit dans un travail vraiment intense, course mondiale à haute visibilité pour construire des ordinateurs quantiques plus gros et meilleurs, " dit Tout Wang, un associé de recherche en physique à Harvard et l'un des auteurs de l'article. "L'effort global [au-delà de notre propre] implique les meilleures institutions de recherche universitaire et un investissement majeur du secteur privé de Google, IBM, Amazone, et plein d'autres."

Les chercheurs travaillent actuellement à améliorer le système en améliorant le contrôle laser sur les qubits et en rendant le système plus programmable. Ils explorent également activement comment le système peut être utilisé pour de nouvelles applications, allant de l'exploration de formes exotiques de matière quantique à la résolution de problèmes difficiles du monde réel qui peuvent être naturellement encodés sur les qubits.

« Ce travail permet un grand nombre de nouvelles orientations scientifiques, " a déclaré Ebadi. "Nous sommes loin des limites de ce qui peut être fait avec ces systèmes."

Cette histoire est publiée avec l'aimable autorisation de la Harvard Gazette, Journal officiel de l'université Harvard. Pour des nouvelles universitaires supplémentaires, visitez Harvard.edu.