科學(xué)家們正研究量子計(jì)算機(jī)商業(yè)應(yīng)用的具體問(wèn)題，隨著設(shè)計(jì)和制造方面的新創(chuàng)新，來(lái)自各大學(xué)和各行業(yè)科學(xué)家希望為量子計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)有用的部件。離子阱已經(jīng)被證明是一種非常成功的控制和操縱量子粒子的技術(shù)。

今天，離子阱構(gòu)成了第一批可運(yùn)行的量子計(jì)算機(jī)核心，并與超導(dǎo)量子比特一起被認(rèn)為是構(gòu)建商業(yè)量子計(jì)算機(jī)最有前途的技術(shù)。自去年以來(lái)，工程師和研究人員一直在共同探索如何使用半導(dǎo)體制造技術(shù)來(lái)構(gòu)建離子陷阱。

哪些量子芯片架構(gòu)特別受益于現(xiàn)代半導(dǎo)體制造的精確度和可擴(kuò)展性提高。此外，研究人員希望找出離子陷阱是否也可以在室溫下操作，這要?dú)w功于創(chuàng)新的離子阱幾何結(jié)構(gòu)。目標(biāo)是通過(guò)集成必要的片上電子來(lái)生產(chǎn)更強(qiáng)大量子系統(tǒng)，并將整個(gè)系統(tǒng)小型化，意味著新開(kāi)發(fā)的電子設(shè)備直接集成在量子系統(tǒng)旁邊。在實(shí)驗(yàn)室里，目前占據(jù)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備旁邊的大量空間，這一愿景是讓量子計(jì)算機(jī)第一次變得便攜。

這些離子阱將使用半導(dǎo)體制造技術(shù)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。通過(guò)這種方式，可以非常均勻和精確地制造陷阱，并且更容易與小型化的電子學(xué)和光學(xué)器件相結(jié)合。此外，還可以實(shí)施更復(fù)雜和更全面的陷阱概念，這些概念對(duì)外部干擾具有魯棒性。這些離子被用作量子比特，量子力學(xué)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的比特相對(duì)應(yīng)。研究人員在實(shí)驗(yàn)室的電磁場(chǎng)中捕獲離子，電磁場(chǎng)確切形狀由離子阱的結(jié)構(gòu)決定。微組裝陷阱還沒(méi)有對(duì)離子進(jìn)行最佳的抓取，如果能夠以保持離子更穩(wěn)定的方式構(gòu)建這些量子芯片。

這將有助于量子研究人員尋求更大的量子寄存器和更復(fù)雜的量子算法。此外，在實(shí)驗(yàn)室以外的條件下，也就是在室溫下，甚至最終是可移動(dòng)的情況下，需要使用強(qiáng)而穩(wěn)定的量子態(tài)。研究目的是制造一種微小的離子阱，其中的離子在室溫下穩(wěn)定地被捕獲。目前，量子計(jì)算機(jī)的原型還需要進(jìn)行廣泛測(cè)試，這是量子計(jì)算機(jī)工業(yè)化生產(chǎn)的一大障礙。因此，在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們?cè)噲D如此高效地捕獲離子，以至于量子芯片也可以在室溫下工作，甚至可以構(gòu)建更復(fù)雜的芯片架構(gòu)。

博科園｜研究/來(lái)自：CORDIS

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