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脉动科技2021年11月刊-奥地利AQT公司离子阱及离子真空系统解决方案---量子计算中囚禁离子的核心利器
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Monday, November 25, 2021


奥地利AQT公司离子阱及离子真空系统解决方案

----量子计算中囚禁离子的核心利器


、离子阱技术的进程

过去10年,随着量子技术的蓬勃发展,量子计算从实验室走进公众视野,从学术研究转变为商业性部署。离子阱技术在制造商用量子计算机方面,越来越受到关注。

1976年Paul发明了囚禁带电原子技术到1996年Cirac和Zoller提出用离子阱实现量子计算方案再到2002年Wineland提出可扩展的芯片集成QCCD结构。囚禁离子技术走过了物理原理验证到单量子操控再到开始工程化的几个关键阶段,是目前已经成为最有希望实现可实用的量子计算系统之一。

离子阱技术利用交变电场将带电离子囚禁在真空环境中,极大程度隔离了外部环境干扰,实现超过1小时的相干时间。通过激光与天然带电原子量子比特的相互作用,可以实现高保真度量子态的操控与存取,单比特和两比特操作保真度保持各系统参数中最高记录。在全连通性、量子体积等参数评价体系中,离子阱也是最好的量子计算物理系统。

在过去三十年中,奥地利Innsbruck大学开创了构建量子计算机的基础工作,主要研究团队包括Rainer Blatt、Thomas Monz、Peter Zoller等多名世界知名科学家。作为欧洲量子技术旗舰计划的一部分,因斯布鲁克大学物理系研究人员现在已经构建了一个十分紧凑的离子阱量子计算机的原型机。目前,团队能够单独控制并成功地将多达24个离子与新设备纠缠在一起,并有望在明年实现50个量子比特的独立可控。


二、AQT与离子阱技术

基于前期的研究经验和成熟的技术,实验室创办了离子阱技术创业公司阿尔卑斯(Alpine Quantum Technology——AQT)。AQT是一家位于奥地利因斯布鲁克的量子计算初创公司,其业务建立在量子信息处理领域数十年的实验和理论专业知识基础上。AQT是欧洲离子阱量子计算领导者。在制造量子计算机的竞赛中,作为因斯布鲁克大学和奥地利科学院的一个分支,AQT实现了基于对俘获的带电原子进行单独操作的量子计算机。AQT公司的解决方案在室温下运行,并安装在行业标准的19英寸机架内。


三、离子阱--刀片阱系统

Pine Paul阱特征包括4刀片,2个尖顶,减少环境电场辐射的补偿电极,和高热导率电场隔离的安装法兰。

主要特点:

  • 线性Paul捕获量子能力,可捕获高达50个以上离子

  • 陶瓷封装的线性Paul阱,带镶金钛金刀片

  • 可使用离子种类包括Ca+,Sr+,Ba+,Yb+,Al+,等

  • 高数值孔径以高效快速读出

  • 大约1MHz轴向3MHz径向(对于Ca+)阱频率

  • 低热系数和室温运行。

  • 加热率:<10光子/秒

  • 微运动:<0.11/um

  • 阱操作温度:77-372k

Pine Paul离子阱可以安装于带电场溃穿识别的真空法兰而交付。该真空法兰是一个可选项。 另外的可选功能和器件包括驱动量子阱的RF射频 发生器,真空腔和窗口,电极屏蔽,和其他可选 器件。

四、离子阱真空系统


Pine实验装置是AQT公司安装成功的离子阱真空系统, 该装置可以大大的加速您的研究进展;

  • 只要打开开关,加注激光,就可以开启离子计数并开始您的量子科学研究!

  • 结合了Pine Paul离子阱,真空腔,RF射频发生器 和真空泵。

  • 快速建立量子计算,光钟, 以及其他光谱学研究。

  • 支持多种离子研究。


五、AQT公司的产品简介

AQT公司为商业化和可快速部署离子阱量子计算装置发展了多款产品。Pine Paul Trap,是囚禁离子的核心电极装置,利用陶瓷封装和镀金刀片可以在室温下捕获高达50个以上的离子。囚禁离子种类包括Ca、Sr、Ba、Yb、Al等多种元素,且具有可以支持高数值孔径的大通孔,可以保证量子态的高效读出。支持轴向1MHz、径向3MHz的囚禁阱频率,有效降低多比特操控噪声并提高操纵速度。装置可以在77K至室温环境下运行。另配有用于驱动囚禁离子电场的RF射频发生器和真空腔系统和电磁屏蔽装置,可以快速部署整套实验系统,使您节省大量系统搭建的时间。

AQT公司的离子阱和相关产品和技术可以快速提高您的研究进程,AQT的目标是将量子技术带出实验室环境,将这些技术转化为日常产品。长期目标是将其制造的一台离子阱量子计算机安装在正常的信息技术基础设施中,可以很容易地从任何PC或笔记本电脑上操作。此外,AQT为其量子计算机的广泛应用提供了云访问。

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