論文の概要: Neutral Atom Quantum Computing: Principles, Routes, Progress, and Challenges

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.05010v1
• Date: Wed, 05 Aug 2026 16:15:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-06 14:48:43.984712
• Title: Neutral Atom Quantum Computing: Principles, Routes, Progress, and Challenges
• Title（参考訳）: ニュートラル原子量子コンピューティング:原理、経路、進歩、課題
• Authors: Junchao Wang, Zeyuan Wang, Lei Li, Feng Wang, Shibo Liang, Keduo Yan,
• Abstract要約: ニュートラル原子量子コンピューティングは、量子コンピューティングハードウェアにおいて最も活発な方向の1つになっている。 本稿では中性原子量子コンピュータの動作原理を体系的にレビューする。 6100原子キュービットアレイなど、重要なブレークスルーが強調されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.332240573873541
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Neutral atom quantum computing utilizes laser-trapped neutral atoms as qubits and realizes quantum logic gate operations through Rydberg-state interactions. In recent years, it has become one of the most vibrant directions in quantum computing hardware. This paper systematically reviews the working principles of neutral-atom quantum computers, including qubit encoding, atom trapping and manipulation, Rydberg states and interactions, the Rydberg blockade quantum gate mechanism, and atom rearrangement with reconfigurable architectures. The mainstream technical routes are surveyed, represented by optical tweezer arrays combined with Rydberg interactions, optical lattice schemes, and dipole trap arrays. A panoramic review is provided of domestic and international research progress from theoretical foundations in 2000 to the latest achievements in 2026, including thousand-qubit-scale systems, logical qubits, and quantum error correction experiments. Key breakthroughs are highlighted, such as the 6100-atom qubit array, continuous operation of a 3000-qubit system, quantum simulation of the Kitaev honeycomb model, toric code error correction demonstrations, encoding rates exceeding 1/2, and fault-tolerant architectures. The core bottlenecks are analyzed in depth, including the scalability--fidelity trade-off, engineering implementation of quantum error correction, atom loss and mid-circuit replenishment, laser system industrialization, control electronics scalability, and long-distance quantum interconnection. This paper aims to provide a systematic reference for academic research and technological development in this field.
• Abstract（参考訳）: ニュートラル原子量子コンピューティングは、レーザートラップされた中性原子を量子ビットとして利用し、ライドバーグ状態相互作用による量子論理ゲート演算を実現する。 近年、量子コンピューティングハードウェアにおいて最も活発な方向の1つとなっている。 本稿では、量子ビット符号化、原子トラップと操作、Rydberg状態と相互作用、Rydbergブロック量子ゲート機構、再構成可能なアーキテクチャによる原子再構成など、中性原子量子コンピュータの動作原理を体系的にレビューする。 主流となる技術ルートは、ライドバーグ相互作用、光学格子スキーム、双極子トラップアレイと組み合わせた光ツイーザーアレイで表される。 パノラマレビューでは、2000年の理論的基礎から2026年の最新の成果まで、1000量子ビットスケールのシステム、論理量子ビット、量子誤り訂正実験を含む国内外の研究の進展が報告されている。 6100原子量子ビットアレイ、3000量子ビット系の連続演算、北エフハニカムモデルの量子シミュレーション、トーリック符号誤り訂正デモ、1/2を超える符号化率、耐故障性アーキテクチャなど、重要なブレークスルーが強調されている。 コアボトルネックは、スケーラビリティ-忠実トレードオフ、量子エラー補正のエンジニアリング実装、原子損失と中間回路補充、レーザーシステム工業化、制御エレクトロニクスのスケーラビリティ、長距離量子相互接続など、深く分析されている。 本稿では,この分野での学術研究と技術開発を体系的に参照することを目的としている。

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