Kuantum sistemlerinin simülasyonu ve kuantum mekanik etkilerinden yararlanan hesaplamalar gerçekleştirebilen sistemlerin geliştirilmesi, yüksek seviyelerde hassasiyetle atomları belirli desenlerde düzenleme yeteneğine dayanmaktadır. Atomları diziler olarak bilinen sıralı desenlerde düzenlemek için, fizikçiler tipik olarak optik cımbız, parçacıkları yakalayabilen yüksek odaklanmış lazer ışınları kullanırlar.
Çin Bilim ve Teknolojisi ve Şangay Yapay Zeka Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar yakın zamanda binlerce atomun dizilere düzenlenmesini kolaylaştırabilecek yeni bir yapay zeka (AI) özellikli protokol sunarken, bu dizilerin kusursuz olmasını sağlar (yani eksik atom yok).
Önerilen yaklaşımları, yayınlanan bir makalede tanıtıldı Fiziksel İnceleme Mektuplarımekansal modülatör olarak bilinen bir cihaz aracılığıyla yansıtılan hologramları (yani, bilgisayar tarafından oluşturulan hafif hologramlar) ve tüm sıkışmış atomların istenen pozisyonlara eşzamanlı kaymasını planlayabilen AI algoritmaları kullanarak gerçek zamanlı olarak dizileri hızla düzeltir.
Paper’ın ortak yazarı Prof. Chao-Zang Lu, CEİD’a verdiği demeçte, “Nötr atom dizilerine ilk ilgimiz, aslında geri tepme yaratıcı düşünce deneyi üzerine asırlık Einstein-Bohr tartışmasına yönelik temel ilgi ile başladı.” Dedi. “Einstein’ın düşünce denemesini, yaklaşık beş yıl önce kuantum sınırlı bir geri tepme-yarık olarak üç boyutta soğutulmuş tek bir cımbızla hapsolmuş atom kullanarak sadakatle gerçekleştirme arayışımız, yaklaşık beş yıl önce başlayan bir kuantum sınırlı geri tepme süresi.
Bu son çalışmanın amacı, atom dizilerini monte ederken karşılaşılan iyi belgelenmiş bir zorlukla başa çıkmak için AI tekniklerini kuantum fiziği ile birleştirmekti. Baş araştırmacılardan biri, doktorasını tamamlayan Lu’nun eski bir öğrencisi Dr. Han-sen Zhong’du. Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde ve Shanghai AI laboratuvarında çalışmaya başladı.
Lu, “Bilim için yapay zekanın karmaşık bilimsel sorunları ele almak için güçlü bir paradigma olarak ortaya çıktığını ve Han-sen ile bu konuda devam eden tartışmalara sahip olduğunu biliyoruz.” Dedi. “Bu, atom dizisi alanındaki uzun süredir devam eden zorluklardan birini çözmek için AI kullanmamıza yol açtı: büyük ölçekli atom dizilerinin verimli, hızlı ve ölçeklenebilir bir şekilde nasıl yeniden düzenleneceği. Bu, ‘AI4Q’ (kuantum için AI) için çok güzel bir örnek.”
Çalışma sırasında LU’nun araştırma grubunda öğrenci olan Zhong, optik bir cımbız dizisinde tüm atomların eşzamanlı kaymasını planlayabilecek AI güdümlü bir çerçeve tasarladı. Ekibin deneylerinde, optik cımbız dizisi, bir hologramı olay lazer ışına basabilen bir cihaz olan yüksek hızlı bir uzaysal ışık modülatörü (SLM) kullanılarak oluşturuldu.
Zhong, “Gerçek zamanlı atom yeniden düzenlemesi için hologramları hesaplamak için AI modelini kullanıyoruz.” “Çeyrek dizinin hem konumu hem de fazı üzerinde kesin kontrol ile, tüm atomlar aynı anda hareket ettiriliyor. Deneysel olarak, sadece 60 milisaniye içinde 2024 atomuna kadar kusursuz 2D ve 3D atom dizilerinin birleştirilmesini gösterdik. Zaman maliyeti, zaman maliyeti, 10.000 veya 100.000 atomda metodun 10,000 veya 100,000 atomuna kadar sabit kalır.”
Araştırmacıların önerilen yöntemi, atom dizilerini rastgele yükleyen analizler ve optik cımbızlara yüklenen atomlardan eksik atomları hedefleyen bölgelere kadar optimal yolu hesaplar. Bu yol daha sonra bir dizi altta yatan adıma ayrılır.
Zhong, “Tüm yol N basamaklarına ayrılmıştır ve her küçük adım için, SLM için hologramı hesaplamak için bir AI modeli kullanıyoruz, cımbız dizisinin hem konumu hem de fazı üzerinde hassas bir kontrole sahip.” Dedi. “Gerçek zamanlı olarak, tüm atomlar aynı anda hareket ettirilir. Yöntemimiz yüksek düzeyde paralellik ve dolayısıyla hızlı ve sabit bir performans sergiler.”
Ekibin kusursuz nötr atom dizilerini birleştirme yaklaşımının karakterize edici bir özelliği, tüm atomların paralel hareketinin kusursuz diziler üretmesini sağlamasıdır. Bu, daha önce tanıtılan yöntemlerin aksine, bunun yerine atomları diziler halinde hareket ettirir.
Lu, “Dizi boyutuna bakılmaksızın hızlı ve sabit zamanlı bir yeniden düzenleme sağladık.” Dedi.
Bu çalışma, kusursuz atom dizilerinden oluşan kuantum sistemlerinin gerçekleştirilmesi için yeni olasılıklar açabilir. Bu sistemler, kuantum simülasyonlarını veya hesaplamaları güvenilir bir şekilde gerçekleştirmek için kullanılabilir.
The Paper’ın ortak yazarı Prof. Jian-Wei Pan, “Bir sonraki hedefimiz, atomik kubitlere dayalı kuantum hata düzeltmesi ve hataya dayanıklı kuantum bilgi işlem göstermek olacak.”
Yazarımız Ingrid Fadelli tarafından yazılmış, Gaby Clark tarafından düzenlenen ve gerçeği kontrol edildi ve Robert Egan tarafından incelendi-bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
