加州大學(xué)計(jì)劃3D打印離子阱，實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的量子計(jì)算

什么是量子計(jì)算？

量子計(jì)算是當(dāng)前最前沿的一項(xiàng)技術(shù)，目前尚處于起步階段，但在未來幾年中，它將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計(jì)算的功能。量子計(jì)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(jì)用于醫(yī)學(xué)用途的新化合物等任務(wù)。

量子信息以量子位的形式存儲(chǔ)在量子計(jì)算機(jī)上。這意味著量子系統(tǒng)可以同時(shí)以兩種不同狀態(tài)存在，而傳統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)一次只能以一種狀態(tài)存在。當(dāng)前的量子計(jì)算機(jī)的量子位有限，因此，為了使量子計(jì)算實(shí)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System One –最早開發(fā)的量子計(jì)算機(jī)之一

由于量子和量子計(jì)算十分高深，如果想進(jìn)一步搞清楚其原理，南極熊推薦看下面這個(gè)央視的講解視頻。

△央視講解什么是量子

進(jìn)一步了解量子和量子計(jì)算的原理，可以看下面這個(gè)TED的演講視頻。

2020年3月16日，南極熊從外媒獲悉，加州大學(xué)河濱分校（UCR）將領(lǐng)導(dǎo)研究“可擴(kuò)展量子計(jì)算”的項(xiàng)目。

加州大學(xué)河濱分校物理學(xué)和天文學(xué)助理教授Boerge Hemmerling說：“這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是為量子計(jì)算建立一個(gè)真正的可擴(kuò)展至許多量子位的新穎平臺(tái)，當(dāng)前的量子計(jì)算技術(shù)離實(shí)驗(yàn)控制容錯(cuò)計(jì)算所需的大量量子比特還很遙遠(yuǎn)。這與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片在經(jīng)典計(jì)算中所取得的成就形成了鮮明的對(duì)比。”

3D打印的離子阱微結(jié)構(gòu)

研究團(tuán)隊(duì)將使用勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）的先進(jìn)3D打印技術(shù)，為新型量子計(jì)算機(jī)制造微結(jié)構(gòu)離子阱。這些離子在其陷阱中移動(dòng)時(shí)，將使用離子來存儲(chǔ)量子位，并傳遞量子信息。根據(jù)UCR的描述，捕獲離子具有實(shí)現(xiàn)可伸縮量子計(jì)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(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)室將表征和開發(fā)新材料。 UCR的項(xiàng)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·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的3D打印實(shí)驗(yàn)室，圖片來自LLNL

Hemmerling說：“我們有一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢，加州大學(xué)各個(gè)分校的小組，都有自己的專業(yè)知識(shí)，我們聯(lián)合起來可以取得比單個(gè)小組所能達(dá)到的更大的成就。我們預(yù)計(jì)，就離子的存儲(chǔ)時(shí)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其他離子阱性能更好。”

他補(bǔ)充說：“我們計(jì)劃構(gòu)建互連陷阱的陣列，類似于非常成功的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片設(shè)計(jì)。我們希望將這些新穎的3D打印陷阱作為量子計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室工具，對(duì)當(dāng)前使用的技術(shù)進(jìn)行重大改進(jìn)?！?br />
Hemmerling的總結(jié)性言論說明，許多量子計(jì)算方法盡管非常有前途，但卻未能提供用于處理復(fù)雜任務(wù)的可擴(kuò)展平臺(tái)。如果要制造適用的機(jī)器，則必須考慮新的方法。


編譯自：3dprintingindustry