量子计算机新纪元？美科学家首发：全新离子阱料成就更强大设备

8月23日获悉，据报道，美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）近期制造出了第一批能够支持200个捕获离子量子比特的设备，这无疑是量子计算领域的一次重大突破。

据了解，离子阱是一种容纳带电原子或离子的微芯片，它们是某些量子计算机的核心部件，有了更多的捕获离子或量子比特，量子计算机就可以运行更复杂的算法。这种名为Enchilada Trap的创新设备，使研究人员能够构建更强大的机器，推动量子计算向更突破性的领域发展。

根据桑迪亚量子系统加速器首席研究员Daniel Stick的说法，具有高达200个量子位和错误率维持在目前水平的量子计算机，在解决有用问题方面性能不会超过传统计算机。然而，它将使研究人员能够测试具有许多量子位的架构，这些架构将来将支持物理、化学、数据科学、材料科学和其他领域的更复杂的量子算法。

“我们正在为量子计算领域提供发展和探索更强大机器和更复杂编程的空间，”他补充说。

前瞻性设计

据悉，桑迪亚已经研究、建造和测试离子阱20年了。为了克服一系列设计挑战，该团队将经验知识与新的创新相结合。

首先，他们需要空间来容纳更多的离子，并需要一种方法来重新排列它们以进行复杂的计算。解决方案是一个电极网络，其分支类似于家谱或锦标赛支架，每个狭窄的分支都是存储和传输离子的地方。

桑迪亚在之前的阱中也尝试过类似的连接点。Enchilada Trap以平铺方式使用相同的设计，因此它可以探索较小阱的缩放特性。Stick认为，分支架构是目前重新排列捕获离子量子比特的最佳解决方案，并预计未来更大版本的阱将采用类似的设计。

另一个问题是Enchilada Trap上的电力耗散，这可能会产生大量热量，导致表面放气增加，电气击穿的风险更高，电场噪声水平升高。为了解决这个问题，生产专家设计了新的微观特征来减少某些电极的电容。

“我们与科学家和工程师合作，了解他们在未来几年需要的技术、功能和性能改进。然后我们设计和制造陷阱来满足这些要求，并不断寻求进一步改进的方法。”研究人员们说。