新型量子计算机首个基本元件问世

《科学日报》北京12月19日电(记者刘霞)根据物理学家组织网最近的一份报告，瑞典和奥地利的物理学家共同研制出一种单量子比特里德堡门，这是一种新型量子计算机——*里德堡离子量子计算机的第一个基本组件。最新的研究证明了建立这种量子计算机的可行性，它有潜力克服当前量子计算方法面临的扩展问题。

目前，量子计算机面临的最大问题之一是如何增加每个逻辑门中的纠缠量子比特数，这对于开发实用的量子计算器件非常重要。升级困难的部分原因是，随着量子位数量的增加，离子俘获系统中常用的许多量子位逻辑门将会遇到“频谱拥挤”的问题。然而，*里德堡离子的系统不受光谱拥挤问题的影响，这表明以*里德堡离子为量子位开发的量子计算机可能成为升级能力更强的量子计算机。

在最新一期《物理评论快报》上发表的一篇论文中，研究人员称他们已经建造了第一个单量子比特里德堡门。为了做到这一点，有必要产生单个离子的里德堡相干激发。它们从俘获在陷阱中的锶离子开始，然后用激光将离子从低量子态激发到第一激发态，然后将其激发到更高能量的里德堡态。

实验的关键在于里德堡态是以相干方式获得的，这对多量子比特里德堡门的构建非常重要。研究人员将相干里德堡激发和量子操纵方法结合起来，展示了一个单量子比特里德堡门。他们估计，这个单量子位系统可以扩展到两个量子位系统，将来还会增加更多的量子位。

除了潜在的升级优势之外，基于*里德堡离子开发的量子计算机还有其他优势，包括更好的量子位控制、更快的门操作等。他们将进一步研究这些可能性。

研究负责人杰拉尔德·希金斯说:“接下来，我们将测量两个里德堡离子之间的强相互作用，让它们纠缠在一起。被俘获的里德堡离子有可能产生非常大的纠缠态。