量子計(jì)算機(jī)新紀(jì)元？美科學(xué)家首發(fā)：全新離子阱料成就更強(qiáng)大設(shè)備

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財(cái)聯(lián)社 8 月 23 日訊（編輯 黃君芝）據(jù)報(bào)道，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）近期制造出了第一批能夠支持 200 個(gè)捕獲離子量子比特的設(shè)備，這無(wú)疑是量子計(jì)算領(lǐng)域的一次重大突破。

據(jù)了解，離子阱是一種容納帶電原子或離子的微芯片，它們是某些量子計(jì)算機(jī)的核心部件，有了更多的捕獲離子或量子比特，量子計(jì)算機(jī)就可以運(yùn)行更復(fù)雜的算法。這種名為 Enchilada Trap 的創(chuàng)新設(shè)備，使研究人員能夠構(gòu)建更強(qiáng)大的機(jī)器，推動(dòng)量子計(jì)算向更突破性的領(lǐng)域發(fā)展。

根據(jù)桑迪亞量子系統(tǒng)加速器首席研究員 Daniel Stick 的說(shuō)法，具有高達(dá) 200 個(gè)量子位和錯(cuò)誤率維持在目前水平的量子計(jì)算機(jī)，在解決有用問(wèn)題方面性能不會(huì)超過(guò)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。然而，它將使研究人員能夠測(cè)試具有許多量子位的架構(gòu)，這些架構(gòu)將來(lái)將支持物理、化學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)、材料科學(xué)和其他領(lǐng)域的更復(fù)雜的量子算法。

" 我們正在為量子計(jì)算領(lǐng)域提供發(fā)展和探索更強(qiáng)大機(jī)器和更復(fù)雜編程的空間，" 他補(bǔ)充說(shuō)。

前瞻性設(shè)計(jì)

據(jù)悉，桑迪亞已經(jīng)研究、建造和測(cè)試離子阱 20 年了。為了克服一系列設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)將經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與新的創(chuàng)新相結(jié)合。

首先，他們需要空間來(lái)容納更多的離子，并需要一種方法來(lái)重新排列它們以進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。解決方案是一個(gè)電極網(wǎng)絡(luò)，其分支類(lèi)似于家譜或錦標(biāo)賽支架，每個(gè)狹窄的分支都是存儲(chǔ)和傳輸離子的地方。

桑迪亞在之前的阱中也嘗試過(guò)類(lèi)似的連接點(diǎn)。Enchilada Trap 以平鋪方式使用相同的設(shè)計(jì)，因此它可以探索較小阱的縮放特性。Stick 認(rèn)為，分支架構(gòu)是目前重新排列捕獲離子量子比特的最佳解決方案，并預(yù)計(jì)未來(lái)更大版本的阱將采用類(lèi)似的設(shè)計(jì)。

另一個(gè)問(wèn)題是 Enchilada Trap 上的電力耗散，這可能會(huì)產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致表面放氣增加，電氣擊穿的風(fēng)險(xiǎn)更高，電場(chǎng)噪聲水平升高。為了解決這個(gè)問(wèn)題，生產(chǎn)專(zhuān)家設(shè)計(jì)了新的微觀特征來(lái)減少某些電極的電容。

" 我們與科學(xué)家和工程師合作，了解他們?cè)谖磥?lái)幾年需要的技術(shù)、功能和性能改進(jìn)。然后我們?cè)O(shè)計(jì)和制造陷阱來(lái)滿足這些要求，并不斷尋求進(jìn)一步改進(jìn)的方法。" 研究人員們說(shuō)。