AI增强技术组装了无数原子的无缺陷阵列

量子系统的模拟以及可以执行利用量子机械效应的计算的系统的开发取决于以高度精确度以特定模式排列原子的能力。要以称为阵列的有序图案排列原子，物理学家通常使用光学镊子，高度聚焦的激光束，可以捕获颗粒。

中国科学技术大学和上海人工智能实验室的研究人员最近引入了一种新的人工智能（AI）支持的方案，可以促进成千上万个原子的布置成阵列，同时确保这些阵列是无缺陷的（即，没有缺失的原子）。

他们提出的方法，在论文中引入出版在物理评论信，使用全息图（即计算机生成的光全息图）快速纠正阵列，这些全息图（即计算机生成的光全息图）是通过称为空间调制器的设备以及可以计划所有被困原子的同时移位到所需位置的AI算法的。

该论文的共同担任作者Chao-Yang Lu教授对Phys.org表示：“我们对中性原子阵列的最初兴趣实际上始于对后退式思想实验的世纪以来的爱因斯坦 - 博尔辩论的基本利益。”“我们寻求忠实地使用一个镊子的原子来忠实地实现爱因斯坦的思想实验。基态在三个维度中，作为量子限制的后排式套件大约五年前开始。同时，我们还认识到原子阵列是一个干净，美丽的量子计算平台。”

这项最近的研究的目的是将AI技术与量子物理学解决组装原子阵列时遇到的有据可查的挑战。中的一个主要研究人员Lu的前学生Han-Sen Zhong博士是获得博士学位的。在中国科学技术大学，开始在上海AI实验室工作。

卢说：“我们认识到，科学的AI正在成为解决复杂科学问题的有力范式，并与汉森（Han-Sen）进行了持续的讨论。”“这使我们使用AI解决了原子中长期存在的挑战之一大批字段：如何以有效，快速和可扩展的方式重新排列大型原子阵列。这是“ AI4Q”（量子AI）的一个很好的例子。

张在研究时期是LU研究小组的学生，他设计了一个AI驱动的框架，可以计划在光学镊子阵列中同时改变所有原子。在团队的实验中，使用高速空间照明调制器（SLM）生成光学镊子阵列，该设备可以将全息图印在入射激光束上。

“我们使用AI模型来计算实时原子重排的全息图。”“通过对镊子阵列的位置和相位进行精确控制，所有原子都会同时移动。在实验上，我们证明了无缺陷的2D和3D原子阵列组装，只有60毫秒的原子在2024年。值得注意的是，值得注意的是，时间成本保持不变，无论阵列的尺寸不管是不可能的，从而使方法均匀地缩小到10,000或从10,000上缩小10,000的量表。

研究人员提出的方法分析了随机加载原子阵列，并计算从加载的原子的最佳路径光学镊子到丢失原子的目标位点。然后将此路径分为一组基础步骤。

“整个路径都分为N步骤，对于每个小步骤，我们使用AI模型来计算SLM的全息图，并使用精确控制股骨阵列的位置和阶段都在实时移动。我们的方法达到了高水平的并行性，从而达到了快速恒定的时间性能。”

团队组装无缺陷中性原子阵列的方法的特征是，它使所有原子的平行运动能够产生无缺陷的阵列。这与先前引入的方法相反，后者以序列移动原子。

卢说：“无论阵列的大小如何，我们都取得了快速，恒定的时间重排。”

这项研究可以为实现由无缺陷原子阵列组成的量子系统开放新的可能性。这些系统又可以用于可靠执行量子模拟或计算。

“我们的下一个目标是展示量子误差校正该论文的共同担任作者Jian-Wei Pan教授补充说。

我们作者为您写的Ingrid Fadelli，编辑加比·克拉克（Gaby Clark）并对事实进行了检查和审查罗伯特·埃根（Robert Egan）本文是仔细人类工作的结果。我们依靠像您这样的读者来使独立科学新闻业保持活力。如果此报告对您很重要，请考虑捐款（尤其是每月）。你会得到一个无广告表示感谢。

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