中国科学家实现2024个原子无缺陷阵列构建 刷新中性原子量子计算纪录

중국과학기술대학의 반건위, 루차오양 등과 상하이 양자과학연구센터/상하이 인공지능연구소의 종한센 등이 협력해 인공지능 기술을 활용해 세계 최대 규모의 무결점 중성원자 배열을 60밀리초 내에 구현했다. 이번 연구에서 팀은 고속 공간광조절기와 AI 기반 실시간 제어를 통해 2024개의 원자를 동시에 이동시켜 무결점 2차원 및 3차원 배열을 성공적으로 구성했다. 기존 방법은 배열 규모 증가에 따라 처리 시간이 급격히 늘어나며 수백 원자 수준에서 멈췄지만, 이번 방법은 배열 크기와 무관하게 일정한 시간(60밀리초) 내에 완료돼 수만 원자 규모의 확장도 가능하다. 중성원자 시스템은 확장성, 높은 양자 게이트 정확도, 고병렬성, 유연한 연결성 등에서 우수한 잠재력을 지닌 양자 컴퓨팅 플랫폼으로, 광트랩을 이용해 원자를 갇고 원자 배열을 정밀하게 제어하는 것이 핵심이다. 이번 연구는 단비트 게이트 정확도 99.97%, 양비트 게이트 99.5%, 탐지 정확도 99.92%를 달성해 국제 최고 수준에 도달했으며, 향후 오류정정이 가능한 일반 목적 양자컴퓨터 구현에 중요한 기반을 마련했다. 연구 성과는 8월 9일《물리평론快报》(PRL)에 ‘편집 추천’ 논문으로 게재되었고, 미국물리학회는 이를 연구 초점으로 선정했다. 심사위원들은 “2024개 원자 배열 조립은 새로운 세계기록”이라며 “원자 양자물리의 계산 효율과 실험 가능성에서 획기적 도약”이라고 평가했다. 본 연구는 과학기술부, 국가자연과학기금, 중국과학원, 안후이성, 상하이시 등에서 지원받았다.