最近，研究人員在建設可擴展的量子計算機方面取得了突破性進展。該團隊利用低溫電子技術來控制離子陷阱，這是一個實現可擴展量子計算機的關鍵步驟。根據量子科學中心主任 Travis Humble 的說法，這項卓越的研究將最新的量子技術能力整合在一起，為使用低溫電子控制芯片的可擴展離子陷阱量子計算提供了一個激動人心的新方向。
來自費米國家加速器實驗室和麻省理工學院林肯實驗室的研究人員成功地利用真空低溫電子技術捕捉和操控離子，這不僅減少了熱噪聲，還提高了靈敏度。該團隊表示，這一原理驗證實驗標誌著邁向建立大型離子陷阱量子計算系統的重要進展。研究團隊還強調，離子陷阱與深低溫控制電路的共同整合是通過兩個美國能源部國家量子信息科學研究中心的合作實現的——由橡樹嶺國家實驗室主導的量子科學中心，以及由勞倫斯伯克利國家實驗室主導的量子系統加速器。
這項努力由 Sandia 國家實驗室主導，並與麻省理工學院林肯實驗室合作進行。考慮到費米實驗室和麻省理工學院林肯實驗室的互補專業知識，兩個中心的領導者共同支持了這一演示。Humble 表示，這項卓越的研究整合了量子技術的最先進能力，為使用低溫電子控制芯片的可擴展離子陷阱量子計算提供了一個激動人心的新方向。
這項努力的核心是費米實驗室開發的低溫電子技術——這些專用電路設計用於在量子計算機所需的極低溫下運行。這些低溫電子技術被整合到麻省理工學院林肯實驗室的離子陷阱平台中，以測試它們是否能夠可靠地執行關鍵功能：移動單個離子、將其固定在特定位置以及測量電子噪聲的影響。
通過將超低功耗的低溫電子技術放置在離子陷阱附近，費米實驗室和麻省理工學院林肯實驗室的團隊實現了一條有前途的道路。他們重新設計的系統用一個安裝在低溫環境中的芯片取代了一些室溫控制。研究人員成功展示了這種混合方法能夠移動和控制離子。
費米實驗室微電子部門負責人 Farah Fahim 表示，除了展示可行性外，團隊還學到了很多。通過顯示低功耗的低溫電子技術可以在離子陷阱系統中運作，可能有助於加速量子計算機的擴展時間表，讓原本看似要數十年才能實現的目標更近一步。這種方法最終可以支持擁有數萬個電極甚至更多的系統。
研究團隊透露，未來的工作將直接將電子設備與離子陷阱芯片連接，進一步提高效率和性能，並實現離子陷阱陣列的大規模擴展。
