System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 可扩展的基于中性原子的量子计算制造技术_技高网

可扩展的基于中性原子的量子计算制造技术

技术编号:43936353 阅读:0 留言:0更新日期:2025-01-07 21:29
本公开提供了用于执行非经典计算的方法和系统。该方法和系统通常使用:空间上不同的多个光学捕获位点,以捕获多个原子;一个或多个电磁递送单元,以向多个原子中的一个或多个原子施加电磁能以诱发原子采用第一原子态和第二原子态的一个或多个叠加态;一个或多个纠缠单元,以将处于一个或多个叠加态的一个或多个原子的至少一个子集与多个原子中的至少另一个原子进行量子力学纠缠;以及一个或多个读出光学单元,以执行叠加态的测量从而获得非经典计算。

【技术实现步骤摘要】


技术介绍

1、量子计算机通常利用诸如叠加和纠缠之类的量子力学现象来对数据执行操作。量子计算机可能不同于基于晶体管的数字电子计算机。例如,数字计算机需要将数据编码为二进制数字(位),每个数字始终处于两个确定状态(0或1)之一,而量子计算使用量子位(qubit),它可以处于状态叠加。


技术实现思路

1、在本文中认识到需要用于执行非经典计算的方法和系统。

2、本公开提供了用于利用原子(诸如中性或不带电原子)来执行非经典或量子计算的系统和方法。原子可以被光学地捕获在大阵列中。原子的量子力学状态(诸如原子的超精细状态或核自旋态)可以被配置为用作量子位(qubit)基态。可以通过与光学、射频或其他电磁辐射的相互作用来操纵量子位状态,从而执行非经典或量子计算。

3、一方面,本公开提供了一种用于执行非经典计算的系统,包括:一个或多个光学捕获单元,被配置为生成空间上不同的多个光学捕获位点,该多个光学捕获位点被配置为捕获多个原子,该多个原子包括大于60个原子;一个或多个电磁递送单元,被配置为向多个原子中的一个或多个原子施加电磁能,从而诱发一个或多个原子采用第一原子态和与第一原子态不同的至少第二原子态的一个或多个叠加态;一个或多个纠缠单元,被配置为将处于叠加态的一个或多个原子的至少一个子集与多个原子中的至少另一个原子进行量子力学纠缠;以及一个或多个读出光学单元,被配置为对一个或多个叠加态执行一个或多个测量以获得非经典计算。非经典计算可以包括量子计算。量子计算可以包括门模型量子计算。多个原子中的一个或多个原子可以包括量子位。第一原子态可以包括第一单量子位状态并且第二原子态可以包括第二单量子位状态。第一原子态或第二原子态可以相对于原子的基原子态在能量上是升高的。第一原子态可以包括第一超精细电子态,并且第二原子态可以包括与第一超精细电子态不同的第二超精细电子态。第一原子态可以包括第一核自旋态,并且第二原子态可以包括与第一核自旋态不同的第二核自旋态。多个原子可以包括至少100个原子。多个原子可以包括中性原子。多个原子可以包括稀土原子。多个原子可以包括碱原子。多个原子可以包括碱土原子。碱土原子可以包括锶原子。锶原子可以包括锶-87原子。第一和第二原子态可以包括锶-87 3p1流形上的第一和第二超精细态。第一和第二原子态可以包括锶-87 3p2流形上的第一和第二超精细态。第一和第二原子态可以包括多重态流形上的第一和第二超精细态。第一和第二原子态可以包括三重态流形上的第一和第二超精细态。第一和第二原子态可以包括四极核的第一和第二核自旋态。第一和第二原子态可以包括自旋-9/2核的第一和第二核自旋态。第一和第二原子态可以包括锶-87的第一和第二核自旋态。处于一个或多个叠加态的一个或多个原子和另一原子的子集可以以至少1秒的相干寿命进行量子力学纠缠。多个原子可以包括至多10微开尔文(μk)的温度。该系统可以还包括一个或多个真空单元,该真空单元被配置为将该系统维持在至多10-6帕斯卡(pa)的压力下。多个光学捕获位点中的每个光学捕获位点可以与其他光学捕获位点在空间上相隔至少200纳米(nm)。多个光学捕获位点中的每个光学捕获位点可以被配置为捕获多个原子中的单个原子。一个或多个光学捕获位点可以包括一个或多个光镊。一个或多个光学捕获位点可以包括一个或多个光学晶格中的一个或多个光学晶格位点。一个或多个光学晶格可以包括从由以下组成的组中选择的一个或多个成员:一维(1d)光学晶格、二维(2d)光学晶格和三维(3d)光学晶格。一个或多个光学捕获单元可以包括一个或多个空间光调制器(slm),其被配置为生成多个光学捕获位点。一个或多个slm可以包括一个或多个数字微镜器件(dmd)或一个或多个硅基液晶(lcos)器件。一个或多个光学捕获单元可以包括一个或多个光源,其被配置为发射调谐到与多个原子相对应的一个或多个神奇波长的光。一个或多个光学捕获单元可以包括一个或多个成像单元,其被配置为获得在光学捕获位点内捕获的多个原子的空间配置的一个或多个图像。一个或多个图像可以包括从由荧光图像、单原子荧光图像、吸收图像、单原子吸收图像、相衬图像和单原子相衬图像组成的组中选择的一个或多个成员。该系统还可以包括一个或多个空间配置人工智能(ai)单元,其被配置为执行一个或多个ai操作以基于一个或多个图像来确定在光学捕获位点内捕获的多个原子的空间配置。一个或多个ai操作可以包括一个或多个机器学习(ml)操作。一个或多个ai操作可以包括一个或多个强化学习(rl)操作。一个或多个光学捕获单元可以包括一个或多个原子重排单元,该原子重排单元被配置为基于一个或多个图像来赋予被光学捕获位点捕获的多个原子的改变的空间布置。该系统还可以包括一个或多个空间布置人工智能(ai)单元,其被配置为执行一个或多个ai操作以基于一个或多个图像确定在光学捕获位点内捕获的多个原子的改变的空间布置。一个或多个ai操作可以包括一个或多个机器学习(ml)操作。一个或多个ai操作可以包括一个或多个强化学习(rl)操作。一个或多个原子重排单元可以被配置为改变空间布置以获得多个光学捕获位点的填充因子的增加。填充因子可以包括至少70%的值。该系统还可以包括一个或多个状态准备单元,其被配置为准备多个原子的状态。一个或多个状态准备单元可以被配置为冷却多个原子。一个或多个状态准备单元可以被配置为在多个光学捕获位点处捕获多个原子之前冷却多个原子。状态准备单元中的一个或多个可以包括塞曼减速器,其被配置为将一个或多个原子从第一速度或速度分布减慢到低于第一速度或速度分布的第二速度。塞曼减速器可以包括一维(1d)塞曼减速器。第二速度可以至多为每秒10米(m/s)。状态准备单元中的一个或多个还可以包括第一磁光学捕获(mot),其被配置为将一个或多个原子冷却到第一温度。第一mot可以包括三维(3d)mot。第一mot可以包括一个或多个光源,其被配置为发射具有在从400nm至500nm范围内的一个或多个波长的光。第一温度可以是至多10毫开尔文(mk)。状态准备单元中的一个或多个可以还包括第二mot,其被配置为将一个或多个原子从第一温度冷却到低于第一温度的第二温度。第二mot可以包括一个或多个光源,其被配置为发射具有在从400nm至1,000nm范围内的一个或多个波长的光。第二温度可以至多为100微开尔文(μk)。一个或多个状态准备单元还可以包括边带冷却单元。边带冷却单元可以被配置为使用边带冷却来将一个或多个原子从第二温度冷却到低于第二温度的第三温度。边带冷却单元可以包括一个或多个光源,其被配置为发射具有在从400nm至1,000nm范围内的一个或多个波长的光。第三温度至多可以为10微开尔文(μk)。状态准备单元中的一个或多个可以包括光泵浦单元,其被配置为发射光以将多个原子中的一个或多个原子从平衡原子态光学地泵浦到非平衡原子态。光泵浦单元可以包括一个或多个光源,其被配置为发射包括在从400纳米(nm)至1,000nm范围内的一个或多个波长的光。光可以包括在从650nm至700nm的范围内的一个或多个波长。状态准备单元中的一个或多个可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于执行非经典计算的系统,包括:

2.根据权利要求1所述的系统,其中所述非经典计算包括量子计算。

3.一种非经典计算机,包括:

4.一种非经典计算机,包括多个量子位,所述量子位包括大于60个原子,每个原子被捕获在空间上不同的多个光学捕获位点中的光学捕获位点内。

5.一种用于执行非经典计算的方法,包括:

6.一种进行非经典计算的方法,包括:

7.一种用于执行非经典计算的方法,包括:(a)提供包括大于60个原子的多个量子位,每个原子被捕获在空间上不同的多个光学捕获位点中的光学捕获位点内,以及(b)使用所述多个量子位的至少一个子集来执行所述非经典计算。

8.一种用于执行非经典计算的方法,包括:(a)提供包括多个原子的多个光学捕获位点,所述多个原子是多个量子位;(b)将多个原子中的一个或多个从被占据的捕获位点移动到未被占据的捕获位点,从而改变所述多个原子的空间布置;(c)向所述多个原子中的一个或多个原子施加电磁能,以诱发所述一个或多个原子采用第一原子态和与所述第一原子态不同的至少第二原子态的一个或多个叠加态,其中处于所述一个或多个叠加态的所述一个或多个原子中的一个原子与所述多个原子中的另一个原子被量子力学纠缠;并且(d)对所述一个或多个叠加态执行一个或多个测量。

9.一种用于执行非经典计算的方法,包括:(a)生成空间上不同的多个光学捕获位点,所述多个光学捕获位点被配置为捕获多个原子,其中所述多个原子是量子位,其中所述多个原子中的原子通过吸引力而被捕获在所述多个光学捕获位点的光学捕获位点中;(b)向所述多个原子中的一个或多个原子施加电磁能,从而诱发所述一个或多个原子采用第一原子态和与所述第一原子态不同的至少第二原子态的一个或多个叠加态;(c)将处于所述一个或多个叠加态的所述一个或多个原子的至少一个子集与所述多个原子中的至少另一个原子进行量子力学纠缠;并且(d)对所述一个或多个叠加态执行一个或多个测量以获得所述非经典计算。

10.一种用于执行非经典计算的方法,包括:(a)生成空间上不同的多个光学捕获位点,所述多个光学捕获位点被配置为捕获多个原子,其中所述多个原子是量子位;(b)向所述多个原子中的一个或多个原子施加电磁能,从而诱发所述一个或多个原子采用第一原子态和与所述第一原子态不同的至少第二原子态的一个或多个叠加态,其中所述施加包括用至少两个光调制器调制所述电磁能;(c)将处于所述一个或多个叠加态的所述一个或多个原子的至少一个子集与所述多个原子中的至少另一个原子进行量子力学纠缠;并且(d)对所述一个或多个叠加态执行一个或多个测量以获得所述非经典计算。

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【技术特征摘要】

1.一种用于执行非经典计算的系统,包括:

2.根据权利要求1所述的系统,其中所述非经典计算包括量子计算。

3.一种非经典计算机,包括:

4.一种非经典计算机,包括多个量子位,所述量子位包括大于60个原子,每个原子被捕获在空间上不同的多个光学捕获位点中的光学捕获位点内。

5.一种用于执行非经典计算的方法,包括:

6.一种进行非经典计算的方法,包括:

7.一种用于执行非经典计算的方法,包括:(a)提供包括大于60个原子的多个量子位,每个原子被捕获在空间上不同的多个光学捕获位点中的光学捕获位点内,以及(b)使用所述多个量子位的至少一个子集来执行所述非经典计算。

8.一种用于执行非经典计算的方法,包括:(a)提供包括多个原子的多个光学捕获位点,所述多个原子是多个量子位;(b)将多个原子中的一个或多个从被占据的捕获位点移动到未被占据的捕获位点,从而改变所述多个原子的空间布置;(c)向所述多个原子中的一个或多个原子施加电磁能,以诱发所述一个或多个原子采用第一原子态和与所述第一原子态不同的至少第二原子态的一个或多个叠加态,其中处于所述一个或多个叠加态的所述一个或多个原子中的一个原子与所述多个原子中的另一个原子被量子力学纠缠;并且(d)对所述一个或多个叠加态执行...

【专利技术属性】
技术研发人员:乔纳森·金本杰明·布鲁姆克里什·科特鲁布莱恩·莱斯特麦克斯韦尔·帕森斯
申请(专利权)人:原子计算公司
类型:发明
国别省市:

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