科学探索|研究人员正尝试实现基于离子阱的量子计算研究人员正尝试实现基于离子

【科学探索|研究人员正尝试实现基于离子阱的量子计算】研究人员正在QuSoft和物理研究所的Rene Gerritsma和Arghavan Safavi-Naini小组工作，以尝试实现基于离子阱的量子计算。这项工作由博士生Matteo Mazzanti领导，结合了两个重要的因素，其中一个是所谓的离子阱平台，它是量子计算最有希望的候选者之一。
基于离子阱的量子计算顾名思义利用了离子，也就是拥有过剩或短缺电子的原子，因此它是带电的。另一个重要因素是使用一种巧妙的方法来控制由光学镊子和振荡电场提供的离子。

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图为两个被困的离子（蓝色）被光学镊子（红色）选中，离子之间的量子门可以通过电场来实现。
顾名思义，离子陷阱量子计算机使用的是陷落离子晶体。这些离子可以单独移动，但更重要的是，也可以作为一个整体。事实证明，离子的可能集体运动促进了单个离子对之间的相互作用。在该提案中，这一想法通过对整个晶体施加一个均匀的电场而变得具体化，以便调解该晶体中两个特定离子之间的相互作用。这两个离子是通过对它们施加镊子电位来选择的。电场的均匀性保证了它将只允许这两个离子与晶体中所有其他离子一起移动。因此，两个选定的离子之间的相互作用强度是固定的，无论这两个离子相距多远。
量子计算机由"门"组成，这些小的计算构件执行我们从普通计算机中知道的类似于"和"和"或"的操作。在离子阱量子计算机中，这些闸门作用于离子，其操作取决于这些粒子之间的相互作用。在上述设置中，这些相互作用不取决于距离的事实意味着门的操作时间也与距离无关。因此，这种量子计算方案在本质上是可扩展的，而且与其他最先进的量子计算方案相比，在实现可比较的良好运行的量子计算机方面的技术挑战较少。