由光学学会 信用:CC0公共领域 研究人员第一次设计了一个在低温下运行的完全连接的32比特俘获离子量子计算机寄存器
这个新系统代表了开发实用量子计算机的重要一步
杜克大学的金俊基将在首届OSA量子2上展示新的硬件设计
0会议将于9月14日至17日与光学和激光科学前沿协会/DLS (FiO + LS)会议共同举办
量子计算机不使用只能是0或1的传统计算机位，而是使用可以处于计算状态叠加的量子位
这使得量子计算机能够解决传统计算机无法解决的复杂问题
俘获离子量子计算机是量子计算中最有前途的量子技术类型之一，但为实际应用创造具有足够量子位的计算机一直是一项挑战
“与马里兰大学合作，我们已经设计和建造了几代完全可编程的离子阱量子计算机，”金说
“该系统是正面解决导致长期可靠性的许多挑战的最新努力
" 放大量子计算机 俘获离子量子计算机将离子冷却到极低的温度，这使得它们可以悬浮在超高真空的电磁场中，然后用精确的激光操纵形成量子位
迄今为止，在大规模离子阱系统中实现高计算性能一直受到干扰离子链的背景分子的碰撞、驱动离子所见逻辑门的激光束的不稳定性以及来自俘获电极的电场噪声的阻碍，所述俘获电极搅动离子的运动通常用于产生纠缠
在新的工作中，金和他的同事通过引入全新的方法来应对这些挑战
离子被捕获在封闭循环低温恒温器内的局部超高真空外壳中，该低温恒温器被冷却到4K温度，振动最小
这种排列消除了由于与来自环境的剩余分子碰撞而引起的量子位链的干扰，并强烈抑制了来自陷阱表面的异常加热
为了获得清晰的激光束轮廓并最大限度地减少误差，研究人员使用光子晶体光纤连接驱动量子比特门的拉曼光学系统的各个部分——量子电路的构建模块
此外，操作量子计算机所需的精密激光系统被设计成从光学台上取下，安装在仪器架上
然后激光束通过单模光纤传输到系统
他们采用新的方法设计和实现光学系统，从根本上消除机械和热不稳定性，为俘获离子量子计算机创建一个交钥匙激光装置
研究人员已经证明，该系统能够自动按需加载离子量子位链，并可以使用微波场进行简单的量子位操作
该团队在实现纠缠门方面取得了坚实的进展，这种方式可以扩展到32个量子位
在未来的工作中，与计算机科学家和量子算法研究人员合作，该团队计划将硬件专用软件与俘获离子量子计算硬件相集成
这个完全集成的系统由完全连接的俘获离子量子位和硬件专用软件组成，将为实用的俘获离子量子计算机奠定基础
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