在過去三十年中，奧地利因斯布魯克大學(xué)開創(chuàng)了構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)工作。作為歐洲量子技術(shù)旗艦計(jì)劃的一部分，因斯布魯克大學(xué)物理系研究人員現(xiàn)在已經(jīng)構(gòu)建了一個(gè)十分緊湊的離子阱量子計(jì)算機(jī)的原型機(jī)。

“我們的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)通常占據(jù)30—50平方米的實(shí)驗(yàn)室，”因斯布魯克大學(xué)的Thomas Monz表示，“我們現(xiàn)在希望在盡可能小的空間進(jìn)行技術(shù)研究，同時(shí)滿足工業(yè)常用的標(biāo)準(zhǔn)。”

新設(shè)備旨在表明量子計(jì)算機(jī)將很快被用于數(shù)據(jù)中心?！拔覀兡軌蜃C明緊湊的設(shè)備不一定要犧牲功能才能得到。”因斯布魯克大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的Christian Marciniak補(bǔ)充道。

圖片：緊湊型量子計(jì)算機(jī)適合兩個(gè)19 英寸服務(wù)器機(jī)架。 （來源：因斯布魯克大學(xué)）

這臺世界上首個(gè)緊湊型量子計(jì)算機(jī)的各個(gè)構(gòu)件的尺寸，需隨著量子計(jì)算機(jī)體積的減小而減小。例如，其核心部件，即安裝在真空室內(nèi)的離子阱，只占用了此前所需空間的一小部分。該離子阱由 Alpine Quantum Technologies (AQT) 提供，AQT)是因斯布魯克大學(xué)和奧地利科學(xué)院的衍生公司，旨在構(gòu)建商用量子計(jì)算機(jī)；其他組件由位于耶拿的弗勞恩霍夫應(yīng)用光學(xué)與精密工程研究所和位于德國慕尼黑的精密激光制造商TOPTICA Photonics 提供。

多達(dá) 50 個(gè)量子比特

這臺緊湊型量子計(jì)算機(jī)可以自主運(yùn)行，并將很快實(shí)現(xiàn)在線編程。在構(gòu)建這臺量子計(jì)算機(jī)過程中，一個(gè)特別的挑戰(zhàn)是確保量子計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性。

據(jù)悉，量子設(shè)備是非常敏感的。在實(shí)驗(yàn)室中，需借助精心的措施來保護(hù)它們免受外部干擾。令人驚訝的是，因斯布魯克大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成功地將這種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到了緊湊型量子計(jì)算機(jī)上，從而確保其安全和不間斷運(yùn)行。除了穩(wěn)定性之外，量子計(jì)算機(jī)能否實(shí)現(xiàn)商用的決定性因素是可用量子比特的數(shù)量。

對此，在最近的活動(dòng)中，德國政府設(shè)定了初步構(gòu)建具有24 個(gè)完全糾纏的量子比特量子計(jì)算原型機(jī)的目標(biāo)。因斯布魯克大學(xué)的量子物理學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)。他們能夠使用新設(shè)備單獨(dú)控制并成功糾纏多達(dá)24 個(gè)離子。

“到明年，我們希望能夠提供具有多達(dá)50 個(gè)單獨(dú)可控的量子比特的設(shè)備?！盩homas Monz表示。

該項(xiàng)目得到了奧地利科學(xué)基金 FWF、研究資助機(jī)構(gòu) FFG、歐盟和奧地利工業(yè)聯(lián)合會(huì)蒂羅爾等的財(cái)政支持。