实现3000量子比特阵列的连续相干操作：迈向大规模量子计算与精密测量的新架构

来自研究人员团队开发了一种利用中性原子平台实现大规模量子信息连续操作的新架构。通过光学晶格传送带技术，以每秒30万原子的高速率重装载，成功构建并维持超过3000个量子比特的阵列超2小时，同时保持量子相干性。该研究为持续运行的原子钟、量子传感器及容错量子计算机的实现奠定了关键技术基础。

中性原子体系作为量子科学的重要平台，在量子模拟^1-3、量子计算^4-10、精密测量、原子钟^11-13及量子网络^14-16等领域展现出巨大潜力。尽管原子损耗通常限制系统仅能脉冲式运行，但连续操作^17-22可显著提升循环速率、消除计量学瓶颈²³，并通过量子纠错^24,25实现深度量子演化。本研究展示了一种实验架构，能够实现大规模原子阵列系统的高速率重装载与连续运行，同时保持量子信息的相干存储与操控。该方案采用双光学晶格传送带（optical lattice conveyor belts）将原子库传输至科学区域，通过光镊（optical tweezers）反复提取原子，且不影响邻近存储量子比特的相干性。凭借每秒300,000个原子的重装载速率，系统每秒可初始化超过30,000个量子比特，并以此组装和维持包含3,000个原子的阵列超两小时。此外，研究实现了自旋极化或相干叠加态原子量子比特的持续填充，同时保持已存储量子比特的量子态不受干扰。这一突破为大规模连续运行原子钟、量子传感器及容错量子计算机的实现开辟了新路径。