6,100-qubit tweezer array

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

Caltech (Endres group) · нейтральные атомы · ПРОДЕМОНСТРИРОВАНА (Sep 2025) · 6100 физических кубитов · доступ: только в лаборатории

архитектура: Ридберговский массив пинцетов — щелочные атомы (Rb/Cs) · Открыть на карте

Профиль реестра — вариант архитектуры у этой машины (поля реестра — на английском)

тип кубита: caesium hyperfine qubit

механизм вентиля: no entangling gate, no Rydberg gate and no two-qubit operation was demonstrated on this array

связность: tweezer array; 33 W of laser power for 18,225 tweezers; the binding constraint above 1e4 sites is the AOD time-bandwidth product

управление: SLM/AOD laser control

размещение управления: optics (room temperature)

считывание: fluorescence imaging

свидетельство вентиля: опубликованной цифры нет

флаги: нет запутывающего вентиля

Технологии по слоям — ячейка машины на каждом слое

1 Носитель кубита	Щелочной атом (Rb/Cs) в пинцете · основная ▣ Fig. 1a-b (single-shot / averaged images of single caesium atoms across an 11,998-site tweezer array) ✅ 6,100 caesium atoms in a ~12,000-site tweezer array - largest qubit array of any modality (Sep 2025)
2 Кодирование	Сверхтонкий кубит / кубит на часовом переходе · основная ▣ Fig. 4a-c (hyperfine clock states \|0>,\|1>; Ramsey T2* 14.0 ms; XY16 T2 = 12.6(1) s); Methods: Qubit state preparation, control, and readout ✅ caesium hyperfine qubit; coherence ~12.6 s
3 Механизм вентиля	— none — в этом слое ничего нет ▣ Fig. 5a (proposed zone-based universal processor layout); outlook text: Rydberg 2Q gates 'should be feasible' ✅ no entangling gate, no Rydberg gate and no two-qubit operation demonstrated on this array; entanglement stated as future work
4 Связность / транспорт	Транспорт атомов пинцетами на АОД (зонная архитектура) · основная ▣ Fig. 1c (two-SLM tweezer generation, NA 0.65 objective, 1.5 mm FOV); Fig. 5a-b (AOD transport up to ~610 um, cylindrical lensing) ✅ tweezer array of ~12,000 sites; above 1e4 sites the binding constraint is the AOD time-bandwidth product
5 Управление	Оптическое управление лазером через АОД/SLM (атомы) · основная ▣ Fig. 1c (SLM/objective schematic); Fig. 4d (global RB, Clifford fidelity 0.999834(2)); Methods: Tweezer generation ✅ 33 W of laser power for 18,225 tweezers; single-qubit manipulation fidelity 99.98%; optics (room temperature)
6 Считывание	Регистрация флуоресценции массивов атомов · основная ▣ Fig. 2 (imaging histogram, photons per site, fidelity >99.99%); Fig. 3 (imaging survival 99.98952(1)%); Methods: Single-atom imaging ✅ fluorescence imaging
7 Код	— none — в этом слое ничего нет ▨ 🔎 no QEC code; no two-qubit operation demonstrated
8 Декодер	— none — в этом слое ничего нет ▨ 🔎 no decoder; no QEC run
9 Межсоединение	— none — в этом слое ничего нет ▤ Methods: Vacuum apparatus (single science glass cell; Ext. Data Fig. 1 vacuum schematic) ✅ single apparatus; monolithic, no interconnect
10 Производство	Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) · основная ▤ Methods: Vacuum apparatus; Methods: Tweezer generation (glass cell, NA 0.65 objective, two water-cooled LCoS SLMs) ✅ room-temperature optical/vacuum assembly: 33 W laser across 18,225 tweezers, single apparatus

Стандартные рекорды

когерентность T2 (эхо/DD) → 13 s · best (largest-array coherence)

Sep 2025 · источник

источники: ✅ 8 / 10

Иллюстрации

У каждой иллюстрации — рассказ о том, что на ней, и строка авторства.

Fig. 1 — Representative single-shot image of single caesium atoms across an 11,998-site tweezer array внешнее изображение — откроется у источника

Fluorescence image (panel a of Fig. 1) of single caesium atoms, each a bright spot on a square grid of optical-tweezer sites, filling a roughly circular region on black. It is from 'A tweezer array with 6,100 highly coherent atomic qubits' by Hannah J. Manetsch, Manuel Endres and colleagues (Caltech), Nature, September 2025. Each tweezer is a focused laser spot holding at most one atom; notice the random gaps, since loading is chance-based and atoms must later be rearranged to fill a defect-free array.

Fig. 1 — Representative single-shot image of single caesium atoms across an 11,998-site tweezer array (arXiv preprint version) внешнее изображение — откроется у источника

Five-panel paper figure: a single-shot fluorescence image of caesium atoms randomly loaded into tweezers 7.2 µm apart across a ~900 µm circle; an averaged image of the ~12,000-site grid; a line drawing of the optics (two spatial light modulators, objective, qCMOS camera); a loading histogram; and a table of performance figures. From the arXiv preprint (18 March 2024) 'A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits' by Manetsch, Endres and colleagues (Caltech). Notice only about half the sites hold an atom, so atoms must be rearranged.