量子計算機新紀元？美科學家首發：全新離子阱料成就更強大設備

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財聯社 8 月 23 日訊（編輯 黃君芝）據報道，美國桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）近期制造出了第一批能夠支持 200 個捕獲離子量子比特的設備，這無疑是量子計算領域的一次重大突破。

據了解，離子阱是一種容納帶電原子或離子的微芯片，它們是某些量子計算機的核心部件，有了更多的捕獲離子或量子比特，量子計算機就可以運行更復雜的算法。這種名為 Enchilada Trap 的創新設備，使研究人員能夠構建更強大的機器，推動量子計算向更突破性的領域發展。

根據桑迪亞量子系統加速器首席研究員 Daniel Stick 的說法，具有高達 200 個量子位和錯誤率維持在目前水平的量子計算機，在解決有用問題方面性能不會超過傳統計算機。然而，它將使研究人員能夠測試具有許多量子位的架構，這些架構將來將支持物理、化學、數據科學、材料科學和其他領域的更復雜的量子算法。

" 我們正在為量子計算領域提供發展和探索更強大機器和更復雜編程的空間，" 他補充說。

前瞻性設計

據悉，桑迪亞已經研究、建造和測試離子阱 20 年了。為了克服一系列設計挑戰，該團隊將經驗知識與新的創新相結合。

首先，他們需要空間來容納更多的離子，并需要一種方法來重新排列它們以進行復雜的計算。解決方案是一個電極網絡，其分支類似于家譜或錦標賽支架，每個狹窄的分支都是存儲和傳輸離子的地方。

桑迪亞在之前的阱中也嘗試過類似的連接點。Enchilada Trap 以平鋪方式使用相同的設計，因此它可以探索較小阱的縮放特性。Stick 認為，分支架構是目前重新排列捕獲離子量子比特的最佳解決方案，并預計未來更大版本的阱將采用類似的設計。

另一個問題是 Enchilada Trap 上的電力耗散，這可能會產生大量熱量，導致表面放氣增加，電氣擊穿的風險更高，電場噪聲水平升高。為了解決這個問題，生產專家設計了新的微觀特征來減少某些電極的電容。

" 我們與科學家和工程師合作，了解他們在未來幾年需要的技術、功能和性能改進。然后我們設計和制造陷阱來滿足這些要求，并不斷尋求進一步改進的方法。" 研究人員們說。