因斯布鲁克大学成功构建世界首个紧凑型量子计算机

在过去三十年中，奥地利因斯布鲁克大学开创了构建量子计算机的基础工作。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。

“我们的量子计算实验通常占据 30—50 平方米的实验室，”因斯布鲁克大学的 Thomas Monz 表示，“我们现在希望在尽可能小的空间进行技术研究，同时满足工业常用的标准。”

新设备旨在表明量子计算机将很快被用于数据中心。“我们能够证明紧凑的设备不一定要牺牲功能才能得到。”因斯布鲁克大学研究团队的 Christian Marciniak 补充道。

图片：紧凑型量子计算机适合两个 19 英寸服务器机架。（来源：因斯布鲁克大学）

这台世界上首个紧凑型量子计算机的各个构件的尺寸，需随着量子计算机体积的减小而减小。必须显著减小。例如，其核心部件，即安装在真空室内的离子阱，只占用了此前所需空间的一小部分。该离子阱由 Alpine Quantum Technologies (AQT) 提供，AQT) 是因斯布鲁克大学和奥地利科学院的衍生公司，旨在构建商用量子计算机；其他组件由位于耶拿的弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所和位于德国慕尼黑的精密激光制造商 TOPTICA Photonics 提供。

这台紧凑型量子计算机可以自主运行，并将很快实现在线编程。在构建这台量子计算机过程中，一个特别的挑战是确保量子计算机的稳定性。

据悉，量子设备是非常敏感的。在实验室中，需借助精心的措施来保护它们免受外部干扰。令人惊讶的是，因斯布鲁克大学的研究团队成功地将这种质量标准应用到了紧凑型量子计算机上，从而确保其安全和不间断运行。除了稳定性之外，量子计算机能否实现商用的决定性因素是可用量子比特的数量。

对此，在最近的活动中，德国政府设定了初步构建具有 24 个完全纠缠的量子比特量子计算原型机的目标。因斯布鲁克大学的量子物理学家已经实现了这个目标。他们能够使用新设备单独控制并成功纠缠多达 24 个量子。

“到明年，我们希望能够提供具有多达 50 个单独可控的量子比特的设备。”Thomas Monz 表示。

该项目得到了奥地利科学基金 FWF、研究资助机构 FFG、欧盟和奥地利工业联合会蒂罗尔等的财政支持。