UCR使用3D打印離子阱實現(xiàn)可伸縮的量子計算項目

來源：未知大陸

據(jù)了解，在獲得375萬美元的Multicampus-National Lab合作研究和培訓獎之后，加州大學河濱分校（UCR）將領導一個致力于實現(xiàn)可擴展量子計算的項目。雙方的合作將得到加州大學伯克利分校，加州大學洛杉磯分校和加州大學圣塔芭芭拉分校的支持，UCR擔任項目協(xié)調(diào)員。

可擴展量子計算
量子計算目前尚處于起步階段，但在未來幾年中，它將遠遠超出傳統(tǒng)計算的功能。量子計算機有望勝任諸如復雜的模型建模，找到大質(zhì)數(shù)以及設計用于醫(yī)學用途的新化合物等密集任務。

量子信息以量子位或量子位的形式存儲在量子計算機上。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。當前的量子計算機的量子位有限，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。

IBM的量子計算機-最早開發(fā)的量子計算機之一

“這項合作項目的目標是為量子計算建立一個真正的可擴展至許多量子位的新穎平臺，”加州大學河濱分校物理學和天文學助理教授，為期三年項目的首席首席研究員Boerge Hemmerling說�！爱斍暗牧孔佑嬎慵夹g離實驗控制容錯計算所需的大量量子比特還很遙遠。這與傳統(tǒng)計算機芯片在經(jīng)典計算中所取得的成就形成了鮮明的對比。”

3D打印的離子阱微結構
研究團隊將使用勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）可獲得的先進3D打印技術，為新型量子計算機制造微結構離子阱。這些離子在阱中移動時，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。加州大學洛杉磯分校將把光纖與離子阱集成在一起，加州大學圣塔芭芭拉分校將在低溫環(huán)境中對離子阱進行測試，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。 UCR的項目協(xié)調(diào)員將開發(fā)簡化的冷卻方案，并研究用阱捕獲電子的可能性。

勞倫斯·利弗莫爾國家(3D打印)實驗室

Hemmerling說：“我們在這里有一個獨特的機會，可以加入UC系統(tǒng)內(nèi)的各個小組，并結合他們的專業(yè)知識，以取得比單個小組所能達到的更大的成就�！� “我們預計，就離子的存儲時間以及維持和操縱量子信息的能力而言，微結構3D打印離子阱將比迄今為止使用的離子阱性能更好�！�

他補充說：“最重要的是，我們的構想結構將可擴展，因為我們計劃構建互連離子阱的陣列，類似于非常成功的傳統(tǒng)計算機芯片設計。我們希望將這些新穎的3D打印離子阱作為量子計算的標準實驗室工具，對當前使用的技術進行重大改進�！�

海默林的總結性言論說明，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雜任務的可擴展平臺。如果要制造適用的機器，則必須考慮新的路線，從UCR的可擴展計算項目開始。

涉及3D打印的早期量子技術工作為UCR的未來項目鋪平了道路。當冷卻到接近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Nanoscribe推出了具有微光學功能的新機器QuantumX。該公司希望其系統(tǒng)在將量子技術提升到工業(yè)水平方面很有用。