原子計算量子計算機中使用的一些光學元件
原子計算
創造第一台真正有用的量子電腦的競賽變得更加令人興奮。由極冷原子製成的量子電腦已經在實用化道路上邁出了一些最重要的里程碑，加入了一小群同樣有能力和有前途的機器。
儘管人們普遍認為足夠強大的量子電腦將改變我們發現新材料和藥物的能力，並打破支撐互聯網的加密技術，但關於如何最好地建造它們，存在許多相互競爭的想法。谷歌和 IBM 等產業支柱花了十年時間利用微型超導電路建構量子計算機，這種方法目前最受歡迎。
但最近，一種使用電中性超冷原子的替代方法正在獲得動力。原子計算公司的本·布魯姆和他的同事創建了一種所謂的中性原子量子計算機，它可以反覆識別和糾正自己的錯誤，這是它發揮作用的關鍵要求。
「這是在中性原子系統中可以完成的重大任務，」他說。 「我們之前所做的（實驗）之間的差異是巨大的增量變化，但現在只是做得更好、更快和更便宜。”
研究人員專注於糾錯，即量子電腦識別計算錯誤、丟棄錯誤並重新啟動計算的能力。眾所周知，量子電腦很容易出錯，這使得糾正它們成為實用的最大障礙之一。
糾錯涉及將資訊分佈在多個稱為量子位元的量子計算位上。當錯誤發生時，其中一些量子位元將被用作警告系統，以便可以糾正錯誤。
Atom 計算團隊已經證明，它可以將糾錯量子位元組的大小從 16 個組增加到 32 個組，而不會引入任何額外的錯誤。事實上，較大的量子位元組的錯誤率較低。這很重要，因為增加量子電腦中的量子位元數量最終會使其變得更強大。
2023年，Google研究人員在超導量子電腦中同時增加了量子位元數量並降低了錯誤率，就像中國科學技術大學的一個團隊在2025年所做的那樣。同樣在2025年，哈佛大學的一組研究人員在另一台中性原子量子電腦上示範了同樣的事情。 Bloom 表示，新實驗的不同之處在於，團隊可以透過連續掃描警報系統的量子位元最多 90 次來讓量子電腦運作並檢查錯誤。 「我們的目標始終是……無限地糾正錯誤，」他說。
解決工業上的重要問題將需要大量的量子位元和能夠可靠地繼續進行的計算，原子計算團隊表示，這項新工作提供了實現這兩點的機會。普林斯頓大學的傑夫湯普森說：「這項研究首次在一次實驗中結合了創建真正的中性原子量子電腦所需的所有功能。」他表示，這需要實驗性的力量，但總體錯誤率和計算速度仍有改進的空間。
威斯康辛大學麥迪遜分校的馬克·薩夫曼表示，這是朝著創建實際上可以連續運行的中性原子量子電腦邁出的又一步，就像普通電腦可以持續運作一樣。然而，薩夫曼表示，雖然量子電腦繼續運行這 90 輪錯誤檢查，但確實累積了一些額外的錯誤，從而削弱了其實用性的承諾。
布魯姆說，他和他的同事已經在努力修復一些錯誤，他對團隊不斷提高量子電腦效能的能力充滿信心。他說，結合其他研究小組的工作，這項新工作使中性原子量子電腦成為包括超導量子位元在內的其他方法的有力競爭對手。
「這項工作表明，許多阻止中性原子像超導量子位元那樣令人驚訝的物理機制正在開始消失，」布魯姆說。湯普森也持類似觀點。 「我預計整個行業將取得快速進展，」他說。
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