Два танцора на сцене должны двигаться безупречно синхронно, но стоит одному замешкаться — и весь номер испорчен. Примерно так работают квантовые компьютеры на нейтральных атомах: два атома запутывают, переводя в ридберговское состояние (огромное, как воздушный шар по сравнению с обычным атомом), и ждут, пока они «станцуют» свою партию.
Беда в том, что этот танец обычно длится сотни наносекунд. За это время атом-«шар» может лопнуть — ридберговское состояние нестабильно и быстро распадается. Чем дольше танец, тем больше ошибок. Авторы статьи придумали, как ускорить его до 10 наносекунд — быстрее, чем вспышка молнии. Для этого они добавили на сцену «поручни»: оптические пинцеты (лазерные ловушки) и двумерную световую решётку. Эти инструменты мягко направляют атомы, не давая им сбиться с ритма из-за дрожания.
Раньше полную силу взаимодействия между ридберговскими атомами использовать боялись — она слишком чувствительна к малейшим смещениям. Теперь же, контролируя движение, можно включить эту силу на полную, провести операцию и выключить, почти не нагрев атомы (менее чем на 0,01 кванта движения). Даже если ловушки сдвинутся на 50 нанометров — в сотни раз тоньше волоса — схема останется рабочей.
Так рождается новый класс квантовых вентилей: быстрых, точных и устойчивых к помехам. Танец становится стремительным, а ошибки тают, как утренний туман.
Ридберговские атомы настолько велики, что их размер может достигать тысячных долей миллиметра — почти как у бактерии. Если бы обычный атом был размером с вишню, ридберговский стал бы с футбольный стадион.