加州大学计划3D打印离子阱，实现可扩展的量子计算

什么是量子计算？

量子计算是当前最前沿的一项技术，目前尚处于起步阶段，但在未来几年中，它将远远超出传统计算的功能。量子计算机有望胜任诸如复杂的模型建模，找到大质数以及设计用于医学用途的新化合物等任务。

量子信息以量子位的形式存储在量子计算机上。这意味着量子系统可以同时以两种不同状态存在，而传统的计算系统一次只能以一种状态存在。当前的量子计算机的量子位有限，因此，为了使量子计算实现其真正的潜力，新系统将必须具有可伸缩性，并包含更多的量子位。

△IBM的System One –最早开发的量子计算机之一

由于量子和量子计算十分高深，如果想进一步搞清楚其原理，南极熊推荐看下面这个央视的讲解视频。

△央视讲解什么是量子

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2020年3月16日，南极熊从外媒获悉，加州大学河滨分校（UCR）将领导研究“可扩展量子计算”的项目。

加州大学河滨分校物理学和天文学助理教授Boerge Hemmerling说：“这个项目的目标是为量子计算建立一个真正的可扩展至许多量子位的新颖平台，当前的量子计算技术离实验控制容错计算所需的大量量子比特还很遥远。这与传统计算机芯片在经典计算中所取得的成就形成了鲜明的对比。”

3D打印的离子阱微结构

研究团队将使用劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的先进3D打印技术，为新型量子计算机制造微结构离子阱。这些离子在其陷阱中移动时，将使用离子来存储量子位，并传递量子信息。根据UCR的描述，捕获离子具有实现可伸缩量子计算的最佳潜力。

除UCR外，加州大学伯克利分校还将通过离子阱实现高保真量子门。加州大学洛杉矶分校将把光纤与离子阱集成在一起，加州大学圣塔芭芭拉分校将在低温环境中对离子阱进行测试，并展示离子串的穿梭性，而劳伦斯伯克利国家实验室将表征和开发新材料。 UCR的项目协调员将开发简化的冷却方案，并研究用阱捕获电子的可能性。

△劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的3D打印实验室，图片来自LLNL

Hemmerling说：“我们有一个独特的优势，加州大学各个分校的小组，都有自己的专业知识，我们联合起来可以取得比单个小组所能达到的更大的成就。我们预计，就离子的存储时间以及维持和操纵量子信息的能力而言，微结构3D打印离子阱将比迄今为止使用的其他离子阱性能更好。”

他补充说：“我们计划构建互连陷阱的阵列，类似于非常成功的传统计算机芯片设计。我们希望将这些新颖的3D打印陷阱作为量子计算的标准实验室工具，对当前使用的技术进行重大改进。”

Hemmerling的总结性言论说明，许多量子计算方法尽管非常有前途，但却未能提供用于处理复杂任务的可扩展平台。如果要制造适用的机器，则必须考虑新的方法。


编译自：3dprintingindustry