更大更好的量子计算机可能通过新的离子陷阱实现
桑迪亚国家实验室生产出了第一批新型世界级离子阱，它是某些量子计算机的核心组件。这种被称为“Enchilada Trap”的新设备使科学家能够建造更强大的机器，以推进量子计算的实验性但可能具有革命性的领域。
除了桑迪亚运行的陷阱之外，杜克大学还将使用多个陷阱来执行量子算法。杜克大学和桑迪亚大学是 量子系统加速器的研究合作伙伴，该加速器是由科学办公室资助的五个国家量子信息科学研究中心之一。
离子阱是一种容纳带电原子或离子的微芯片。有了更多被捕获的离子或量子位，量子计算机就可以运行更复杂的算法。
凭借足够的控制硬件，Enchilada Trap 可以使用受其前身 Roadrunner Trap 启发的五个捕获区域网络来存储和传输多达 200 个量子位。这两个版本都是在桑迪亚的 微系统工程、科学和应用 制造工厂生产的。
桑迪亚科学家兼量子系统加速器首席研究员丹尼尔·斯蒂克 (Daniel Stick) 表示，在解决有用问题方面，拥有多达 200 个量子位和当前错误率的量子计算机不会优于传统计算机。然而，它将使研究人员能够测试具有多个量子位的架构，该架构未来将支持物理、化学、数据科学、材料科学和其他领域的更复杂的量子算法。
“我们正在提供量子计算领域的空间来发展和探索更大的机器和更复杂的编程，”斯蒂克说。
前瞻性的设计
Sandia 已研究、建造和测试离子阱 20 年。为了克服一系列设计挑战，团队将机构知识与新的创新相结合。
首先，他们需要空间来容纳更多离子，并需要一种重新排列离子以进行复杂计算的方法。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。
桑迪亚在之前的陷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陷阱的缩放特性。Stick 相信分支架构是目前重新排列俘获离子量子位的最佳解决方案，并预计未来更大版本的陷阱将采用类似的设计。
另一个问题是安奇拉达陷阱上的电力耗散，这可能会产生大量热量，导致表面排气增加、电气击穿风险更高以及电场噪声水平升高。为了解决这个问题，生产专家设计了新的微观特征来降低某些电极的电容。
“我们的团队始终向前看，”该项目的首席集成商桑迪亚的 Zach Meinelt 说道。“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以满足这些要求，并不断寻求进一步改进的方法。”
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