在制造实用量子计算机的竞赛中出现了一个转折。几家公司正寄望于找到一种比 IBM 和 Google 等巨头正在追求的领先方法更好的方式来创建量子计算机的基本单元——量子比特。
回过头来看量子计算机的基本设计，可以把量子比特想象成经典计算机中二进制比特的量子等价物。但与存储“开”或“关”状态（即著名的 1 或 0）的比特不同，量子比特存储的是波形，这使得它们的值可以是 1、0，或两者的组合。要展现出这些量子特性，物体必须非常小或非常冷。理论上，这种性质使得量子比特能够执行比比特更复杂的计算。但实际上，量子比特获得的独特状态很难维持，一旦状态丢失，量子比特中携带的信息也就随之丢失。因此，量子比特能够保持这种量子状态的时间长短，目前限制了可以执行的计算。
在制造实用量子计算机的竞赛中，IBM 是领跑者之一，其对这些基本计算单元的方法是一种称为超导量子比特的装置。这项技术涉及工程设计超导金属和绝缘体的小块，以创造一种在超低温环境中表现得像人造原子的材料（更详细的解释可在此处获取）。
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但对于 QuEra、QuEra、Atom Computing、Pasqal 等新兴公司而言，它们正试图尝试新事物，利用中性原子制造量子计算机，而中性原子长期以来一直被视为一个有前景的平台。中性原子是指带有平衡数量正负电荷的原子。
以前，这种方法主要由小型公司和大学实验室进行测试，但这可能很快就会改变。专家在 2021 年告诉《PopSci》，用中性原子制造的量子比特在某些方面可能比制造人造原子更容易。
例如，QuEra 使用铷原子作为量子比特。铷在元素周期表中是碱金属之一，原子序数为 37。为了让原子携带量子信息，研究人员会用激光照射它，将其激发到不同的能级。其中两个能级可以被隔离，并标记为量子比特的 0 和 1 值。在激发态下，原子可以与附近的其他原子相互作用。激光还充当单个原子的“光镊”，将它们固定在原地并减少它们的运动，从而冷却它们并使其更容易操作。该公司表示，它可以在一平方毫米的区域内以灵活的配置排列数千个激光捕获的原子。QuEra 声称他们有时已达到超过 1 秒的相干时间（相干时间是指量子比特保持其量子特性的时间）。相比之下，IBM 的量子芯片的平均相干时间约为 300 微秒。
《Nature》报道称：“为了组装多个量子比特，物理学家将单束激光分成多束，例如通过液晶制成的屏幕。这可以创建数百个镊子的阵列，每个镊子都捕获自己的原子。”“该技术的一个主要优点是物理学家可以组合多种类型的镊子，其中一些可以快速移动——以及它们携带的原子……这使得该技术比超导体等其他平台更具灵活性，在这些平台中，每个量子比特只能与其在芯片上的直接邻居进行交互。”
同行评审的论文已经发表，测试了在此类技术上运行量子算法的可能性。1 月份发表在《Nature Physics》杂志上的一篇论文甚至表征了被光镊捕获的中性原子的行为。
目前，QuEra 能够处理大约 256 个量子比特，并且作为亚马逊网络服务（Amazon Web Services）的量子计算服务的一部分提供。根据亚马逊的博客文章，这些基于中性原子的处理器适用于“以图模式排列原子，并解决某些组合优化问题。”
与此同时，Atom Computing 以碱土金属锶为基础制造其量子比特，它使用真空室、磁场和激光来创建其阵列。其原型引起了五角大楼 DARPA 研究部门的关注，并且它最近获得了资助，作为该机构“实用规模量子计算的未充分探索系统”（US2QC）项目的一部分。
另一家总部位于巴黎的量子计算初创公司 Pasqal 也为这种新兴方法筹集了大量资金。具体而言，据《TechCrunch》报道，该公司在 1 月下旬筹集了约 1 亿欧元，用于建造其中性原子量子计算机。
