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(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)圣塔芭芭拉分校的支持，UCR擔(dān)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(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(biāo)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(xué)河濱分校物理學(xué)和天文學(xué)助理教授，為期三年項目的首席首席研究員Boerge Hemmerling說。“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。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(jié)構(gòu)
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(shù)，為新型量子計算機制造微結(jié)構(gòu)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(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(jié)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(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�！�

他補充說：“最重要的是，我們的構(gòu)想結(jié)構(gòu)將可擴展，因為我們計劃構(gòu)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)實驗室工具，對當(dāng)前使用的技術(shù)進行重大改進�！�

海默林的總結(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(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Nanoscribe推出了具有微光學(xué)功能的新機器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。