不同的设备特性将为未来的量子计算网络汇聚在一起

来源:国家标准

我们正在构建捕获离子并观察它们发光(或不发光)的工具。上面展示的装饰艺术风格的装置是一个离子(带电原子)陷阱和单个光子(光粒子)探测器的组合。当你把一个离子固定在原地并用激光照射它时，根据它的量子态，离子要么发光并发射光子，要么什么都不做，呆在黑暗中。

但我们通过这个过程并不是为了有一半的机会看到灯光秀。

离子的发光或不发光的几率对计算的未来有重大影响。量子计算机可以为这两个量子态赋值，类似于我们经典计算机用来操作的二进制系统中的0和1。

到目前为止，最好的做法是使用一个大型的、定制的显微镜镜头和笨重的单光子探测器来识别被捕获的离子是否发光。这在小范围内是足够的，但是当量子计算系统需要同时跟踪多个离子(以增加处理能力)时，技术问题就出现了。离子可能会在视线之外，或者图像会被扭曲。

NIST的研究人员不仅有了一个潜在的替代方案，而且他们刚刚让它变得更加现实。

我们的组合离子阱/单光子探测器消除了对笨重设备的需求，并保持了系统中所有离子的清晰视图。

之前的迭代面临着个性竞争的挑战。这种捕集器需要在其电极上施加较大的电压以使离子保持在适当的位置，而探测器则要精细得多，并且更喜欢没有大电信号的环境。

现在，我们的团队制作了一个在探测器底部周围有铝屏障的版本。离子阱可以使用大电压，探测器可以保持其和平。关于NIST这项创新的细节可以在发表在《应用物理快报》上的研究论文中找到。

更多信息:Benedikt Hampel等人，陷阱集成超导纳米线单光子探测器，提高了捕获离子量子比特状态读出的射频容忍度，应用物理快报(2023)。DOI: 10.1063/5.0145077

期刊信息:应用物理通讯