使用3D打印離子阱來實現(xiàn)可伸縮的量子計算

（文章來源：中關(guān)村在線）

在獲得375萬美元的合作研究和培訓(xùn)獎之后，加州大學(xué)河濱分校（UCR）將領(lǐng)導(dǎo)一個致力于實現(xiàn)可擴(kuò)展量子計算的項目。雙方的合作將得到加州大學(xué)伯克利分校，加州大學(xué)洛杉磯分校和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的貢獻(xiàn)，UCR擔(dān)任項目協(xié)調(diào)員。

可擴(kuò)展的量子計算量子計算目前仍處于起步階段，但在未來幾年中，它將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計算的功能。量子計算機(jī)有望勝任諸如復(fù)雜的模型建模，找到大質(zhì)數(shù)以及設(shè)計用于醫(yī)學(xué)用途的新化合物等密集任務(wù)。量子信息以量子位或量子位的形式存儲在量子計算機(jī)上。這意味著量子系統(tǒng)可以同時以兩種不同狀態(tài)存在，而傳統(tǒng)的計算系統(tǒng)一次只能以一種狀態(tài)存在。當(dāng)前的量子計算機(jī)的量子位有限，因此，為了使量子計算實現(xiàn)其真正的潛力，新系統(tǒng)將必須具有可伸縮性，并包含更多的量子位。

加州大學(xué)河濱分校物理學(xué)和天文學(xué)助理教授，加州大學(xué)圣迭戈分校首席研究員Boerge Hemmerling說：“該合作項目的目標(biāo)是為量子計算建立一個真正可擴(kuò)展至許多量子位的新穎平臺?！比觏椖?。 “當(dāng)前的量子計算技術(shù)離實驗控制容錯計算所需的大量量子比特還很遙遠(yuǎn)。這與傳統(tǒng)計算機(jī)芯片在經(jīng)典計算中所取得的成就形成了鮮明的對比?！?/p>

3D打印離子阱微結(jié)構(gòu)研究團(tuán)隊將使用勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）可獲得的先進(jìn)3D打印技術(shù)，為新型量子計算機(jī)制造微結(jié)構(gòu)離子阱。這些離子在其陷阱中移動時，將使用離子來存儲量子位，并傳遞量子信息。根據(jù)UCR，捕獲離子具有實現(xiàn)可伸縮量子計算的最佳潛力。

除UCR外，加州大學(xué)伯克利分校還將通過離子阱實現(xiàn)高保真量子門。加州大學(xué)洛杉磯分校將把光纖與離子阱集成在一起，加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校將在低溫環(huán)境中對離子阱進(jìn)行測試，并展示離子串的穿梭性，而勞倫斯伯克利國家實驗室將用于表征和開發(fā)新材料。

Hemmerling說：“我們在這里有一個獨特的機(jī)會，可以加入UC系統(tǒng)內(nèi)的各個小組，并結(jié)合他們的專業(yè)知識，以取得比單個小組所能達(dá)到的更大的成就?！?“我們預(yù)計，就離子的存儲時間以及維持和操縱量子信息的能力而言，微結(jié)構(gòu)3D打印離子阱將比迄今為止使用的離子阱性能更好?！彼a(bǔ)充說：“最重要的是，我們的構(gòu)想結(jié)構(gòu)將可擴(kuò)展，因為我們計劃構(gòu)建互連陷阱的陣列，類似于非常成功的傳統(tǒng)計算機(jī)芯片設(shè)計。

我們希望將這些新穎的3D打印陷阱作為量子計算的標(biāo)準(zhǔn)實驗室工具，對當(dāng)前使用的技術(shù)進(jìn)行重大改進(jìn)?！焙Ｄ值目偨Y(jié)性言論說明，許多量子計算方法盡管非常有前途，但卻未能提供可用于處理復(fù)雜任務(wù)的可擴(kuò)展平臺。如果要制造適用的機(jī)器，則必須考慮新的路線，從UCR的可擴(kuò)展計算項目開始。涉及3D打印的早期量子技術(shù)工作為UCR的未來項目鋪平了道路。當(dāng)冷卻到接近0K時，原子粒子的量子特性開始變得明顯。

就在去年，增材制造研發(fā)公司Added Scientific 3D打印出了第一個能夠捕獲冷原子云的真空室。在其他地方，兩光子AM系統(tǒng)制造商N(yùn)anoscribe推出了具有微光學(xué)功能的新機(jī)器QuantumX。該公司希望其系統(tǒng)在將量子技術(shù)提升到工業(yè)水平方面很有用。
（責(zé)任編輯：fqj）