首个集成光学的离子阱芯片在MIT林肯实验室诞生

大多数专家认为，量子计算仍然处于一个实验性的时代，当下的量子技术可以与1930年代后期的经典计算进行比较。

量子计算采用了各种计算技术路线，例如低温超导、离子阱、光子学、硅基等。过去，多数人认为，可以投入使用的容错量子机器可能还要等十年或更长的时间。但是，麻省理工学院林肯实验室的研究人员，在离子阱量子计算机和量子传感器的发展上，迈出了至关重要的一步。

IBM、谷歌、阿里巴巴和本源量子等公司使用的超导量子比特是目前最常用的技术。即便如此，另辟蹊径的离子阱量子比特，依然是最成熟的量子比特技术，它的历史可以追溯到90年代期间原子钟的应用。

全球范围内，霍尼韦尔和IonQ是离子阱量子计算的最主要商业大用户。在本月初他们分别公布了在该技术路线的成就，IonQ甚至准备弃用IBM引以为傲的量子体积（QV）指标。

 

离子阱量子计算机

图1｜在量子计算机中描绘外部激光器和光学设备（来源：MIT实验室）

霍尼韦尔和IonQ都使用了一种名为“镱”的稀土金属同位素，来制造离子阱量子比特。

麻省理工学院在集成光子的芯片中使用了一种名为“锶”的碱性金属，其产生离子的过程在本质上与前者是相同的。

精密激光从原子中去除外层电子，形成带正电的离子。然后，激光像镊子一样，将离子移动到位。离子一旦就位，振荡电压场会将其固定在适当的位置。

离子的一个主要优点在于，它是天然的，不是人造的，所有的离子阱量子比特是完全相同的。在地球上产生的离子阱量子比特，与在另一个星球上产生的离子阱量子比特，可以成为一对完美的双胞胎。

麻省理工学院林肯实验室离子阱与光子学小组的成员Robert Niffenegger博士组织了此次实验，他也是《自然》杂志上论文发表的第一作者。

他解释了为何将锶用于MIT芯片而不是镱，霍尼韦尔和IonQ的首选离子