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美國桑迪亞國家實驗室開放3Qubits量子運算實驗平台 https://bit.ly/3dLf7sV 近期,美國能源部(Department of Energy)公布開放使用量子運算試驗平台,來自印第 安那大學(Indiana University)的科學家成為第一批開始使用桑迪亞國家實驗室( Sandia National Laboratories)的量子科學計算開放用戶測試平台(Quantum Scientific Computing Open User Testbed,QSCOUT)的團隊。 量子電腦將在未來幾十年內,成為技術發展的主要驅動力。但要達到這個目標,科學家需 要使用量子機器(quantum machine)進行實驗。但目前,大學或公司擁有的量子機器相 對較少。現在,科學家們可以使用桑迪亞國家實驗室的QSCOUT來完成原先因為建造成本或 其他限制而無法進行的研究。 新的試驗平台有三個特點: 一是作為一個免費的、開放的試驗平台; 二是作為一個採用離子阱(trapped ion)技術的試驗平台; 三是平台使用者能高度掌控自己的研究。 桑迪亞國家實驗室提供第一實驗試驗台給自印第安那大學,還有來自IBM、橡樹嶺國家實 驗室(Oak Ridge National Laboratory)、新墨西哥大學(University of New Mexico )和加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究人員也被選中 ,即將開始在平台上進行研究。研究計畫包含了從測試基準技術到開發有朝一日能夠解決 對普通電腦來說,過於複雜的化學問題的演算法。 桑迪亞國家實驗室準備接受更多的研究提案。任何人都可以提交申請使用QSCOUT,下一批 研究計畫預計將在春季選出。 至於,QSCOUT實驗平台的設計也是一大特點。大多數商業試驗平使用超導電路( superconducting circuits)技術,機器需要保持在超低溫下運作,使得它們的建造和運 行成本很高。但QSCOUT實驗平台使用的離子阱技術,可以在稍溫暖的溫度下運行。被捕獲 的離子還能產生比電路更清晰的信號,並能更長時間地保持資訊,使科學家能夠進行不同 類型的實驗,並比較不同平台。 被捕獲的離子被固定在QSCOUT內一個「晶片上的陷阱」(trap on a chip)中,這是一個 扁平的蝴蝶結形裝置,長約2公分,覆蓋在一個半導體晶片上。鐿(ytterbium)元素的三 個帶電原子通過無線電波和電場懸浮在裝置中心的通道上方。雷射器將每個離子中的資訊 編碼為一個qubit(量子位元),與傳統電腦中的bit相當,以進行計算。 桑迪亞國家實驗室計畫,在未來三年內將系統從3 qubits擴展到32 qubits,以進行更複 雜的運算測試。 [名詞解釋] 離子阱(Ion Trap)原理:利用電荷與電磁場間的交互作用力來牽制帶電粒子的運動,以達 到將其侷限在某個小範圍內的目的。至於,離子阱中的量子計算,利用所謂的線性阱將許 多的離子排成一直線,形成一維的量子位元陣列,再藉由操控個別離子(量子位元)的狀態 或是不同離子間的糾纏態(entangled states),以達成量子計算的目的。 --
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