一組物理學家利用 2,024 顆銣原子創造了一段影片,這標誌著在量子層面操控物質的重大進展。這段影片被形容為「世界上最小的貓咪影片」,展示了著名的薛丁格貓思想實驗。該思想實驗由物理學家埃爾溫·薛丁格於 1929 年提出,是一個用來說明超位置這一奇異概念的悖論。在這個思想實驗中,一隻貓被放置在一個密封的盒子裡,直到盒子被打開並觀察到其狀態,貓同時處於生和死的狀態。這段新影片將這一抽象的概念具象化,藉由原子的移動形成與實驗關鍵時刻相對應的影像。這項研究由中國科學技術大學的研究團隊主導,並在近期的研究中詳述了這一成果。
在影片中,每一個黃色的點代表一顆銣原子,這些原子在一個寬度為 230 微米的陣列中移動。研究人員通過檢測這些原子在激光照射下所發出的光來追踪它們的位置。影片的開發依賴於機器學習算法和光學镊子。聚焦的激光束,或稱光學镊子,像是「迷你牽引束」,精確地移動和排列 2,024 顆銣原子。人工智能模型進行實時計算,以確定最佳激光位置來將所有原子移動到正確的位置。研究人員在論文中指出:「我們提出了一種 AI 驅動的快速常時重排協議,並實驗性地組裝了最多 2,024 顆原子的缺陷自由 2D 和 3D 原子陣列,常時成本為 60 毫秒。」透過實時計算,AI 模型創建全息圖,指導高速調製器同時移動所有原子。
根據《南華早報》的報導,該系統展現了令人印象深刻的準確性,單量子位操作的準確率達到 99.97%,雙量子位操作的準確率為 99.5%,而檢測量子位狀態的準確率則為 99.92%。這種方法具有高度的可擴展性,因為無論陣列的大小如何,重排原子所需的時間都保持不變。這項技術不僅僅是一個簡單的演示,建造下一代量子計算機依賴於快速和可靠地組裝這些原子陣列的能力。與使用位元(0 和 1)的經典計算機相比,量子計算機使用量子位,這些量子位可以同時為 0、1 或兩者。然而,這些量子位是極其「脆弱」的。研究團隊在論文中表示:「這一協議可以輕鬆應用於生成數以萬計的缺陷自由原子陣列,並成為量子錯誤修正的有用工具。」量子錯誤修正是量子計算中的一個關鍵工具,量子計算機能夠比經典計算機更有效地解決某些問題。




