世界最小量子计算机诞生，离子阱量子技术或成为最终赢家？

迄今为止，世界现存的量子计算机都是独一无二的设备，它们的体积之庞大，可以占满整个实验室。

而现在，奥地利因斯布鲁克大学的物理学家们，已经搭建了一个商用离子阱量子计算机的原型机[1,2]。

该机器可以安装在两个19英寸 (约100厘米) 宽的服务器机架上，设备十分紧凑，具有自我维持特性，侧面印证了量子计算技术将很快为人所用。
 

图1｜可以置于100厘米宽的机架上 (来源：因斯布鲁克大学)

在过去的三十年里，因斯布鲁克大学已经率先开始为建造量子计算机打基础了。作为欧洲量子技术旗舰计划 (EU Flagship Quantum Technologies) 的一部分，因斯布鲁克大学物理系的研究人员现已搭建了一个十分紧凑的离子阱量子计算机的原型机。

因斯布鲁克大学实验物理研究所Rainer Blatt​研究小组成员Thomas Monz表示，他们进行的量子计算实验，通常会占据30-50平方米的实验室空间，不易于量子硬件的扩展。

研究人员现在希望以尽可能小的空间来开展相关技术的研究，同时达到工业上常用的标准。

新的设备旨在表明，很快就能够在数据中心使用量子计算机。研究人员证明了紧凑的设备不一定要牺牲性能。

这个世界上第一台紧凑型量子计算机的各个构件的尺寸，也需要随量子计算机体积的缩小而缩小。例如，该量子计算机的核心部分，即安装在真空室内的离子阱，只占用了之前所需空间的一小部分。

该离子阱是由奥地利量子硬件初创公司Alpine Quantum Technologies (AQT) 提供，AQT是因斯布鲁克大学和奥地利科学院的衍生公司，该公司旨在建立一台商用量子计算机。
 

图2｜真空室内的离子阱 (来源：因斯布鲁克大学)

其他的构件由德国弗劳恩霍夫协会应用光学和精密机械研究所，和德国精密激光制造商Toptica Photonics提供。

这个紧凑的设备可以进行自主操作，并将很快实现在线编程。在构造该量子计算机的过程中，其中一个较为特殊的挑战是需要确保量子计算机的稳定性。

量子设备是十分敏感的，在实验室里，通常会得到精心的保护措施，以保证其不受到外部干扰。令人惊讶的是，因斯布鲁克大学的研究团队成功将这一标准应用到了该紧凑型量子设备上，确保其能够安全且不间断地运行。

除了稳定性之外，量子计算机能否实现商用的一个决定性因素在于，其可用量子比特的数量。对此，德国政府预设最初建造具有24个完全纠缠的量子比特量子计算原型机的目标。

因斯布鲁克大学的量子物理学家们已经实现了这一目标，他们能够单独控制并成功地用新设备纠缠多达24个离子。

Thomas Monz表示，团队希望明年能够提供一个多达50个单独可控的量子比特的设备。

 

参考链接：

[1]https://www.uibk.ac.at/newsroom/compact-quantum-computers-for-server-centers.html.en

[2]https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.2.020343

 

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