研究人員正嘗試實現基于離子阱的量子計算

研究人員正在QuSoft和物理研究所的Rene Gerritsma和Arghavan Safavi-Naini小組工作，以嘗試實現基于離子阱的量子計算。這項工作由博士生Matteo Mazzanti領導，結合了兩個重要的因素，其中一個是所謂的離子阱平臺，它是量子計算最有希望的候選者之一。

基于離子阱的量子計算顧名思義利用了離子，也就是擁有過?；蚨倘彪娮拥脑?，因此它是帶電的。另一個重要因素是使用一種巧妙的方法來控制由光學鑷子和振蕩電場提供的離子。

圖為兩個被困的離子（藍色）被光學鑷子（紅色）選中，離子之間的量子門可以通過電場來實現。

顧名思義，離子陷阱量子計算機使用的是陷落離子晶體。這些離子可以單獨移動，但更重要的是，也可以作為一個整體。事實證明，離子的可能集體運動促進了單個離子對之間的相互作用。在該提案中，這一想法通過對整個晶體施加一個均勻的電場而變得具體化，以便調解該晶體中兩個特定離子之間的相互作用。這兩個離子是通過對它們施加鑷子電位來選擇的。電場的均勻性保證了它將只允許這兩個離子與晶體中所有其他離子一起移動。因此，兩個選定的離子之間的相互作用強度是固定的，無論這兩個離子相距多遠。

量子計算機由"門"組成，這些小的計算構件執行我們從普通計算機中知道的類似于"和"和"或"的操作。在離子阱量子計算機中，這些閘門作用于離子，其操作取決于這些粒子之間的相互作用。在上述設置中，這些相互作用不取決于距離的事實意味著門的操作時間也與距離無關。因此，這種量子計算方案在本質上是可擴展的，而且與其他最先進的量子計算方案相比，在實現可比較的良好運行的量子計算機方面的技術挑戰較少。