【直播紀錄】如何建造優質量子電腦:以離子井實驗為例

昨天我直播相當順利(扣掉最初一分鐘訊號不穩重開直播外),話題非常集中專一、難度也非常穩定、內容基本上就是相關量子物理實驗博士生該有的背景知識,希望大家會喜歡,之後一定會愈來愈好的!文章開始前先依照慣例:歡迎大家分享、轉發、留言、拍手讚賞(甚至捐款)XD

為了避免哪天Facebook把直播影片吃掉,我在把影片下載到硬碟儲存後也上傳到Youtube備份(讓大家方便觀看),同時在網誌附上我的直播事前筆記,讓大家日後想找某些問題比較方便,這應該會形成一個新的網誌分類、並且成為直播後的慣例.(封面照片來源

直播YOUTUBE地址

直播準備筆記

打造優質量子電腦的標準:詳談離子井實驗的所有細節

量子計算物理載體分類:離子井、超導體、光學、半導體、拓墣量子位元

首先:要選擇哪一種原子  #雷射頻率工程面向、超精細結構物理面向、價電子兩個

以及如何把原子抓在真空腔的電極之中(以及他是諧震子)

#高斯定律指出靜電場是夠的

如何/為何需要冷離子 我們需要離子motional mode接近ground state(否則會出包)

#如何用雷射照射離子? 雷射冷卻Doppler cooling介紹(以及更多的冷卻方法)

DiVincenzo’s criteria 五大要求

##離子井的物理實現##

良好定義的量子位元(同時要介紹T1/T2)  #談到磁場和zeeman splitting

初始化到特定量子態  # initialization的執行與極限: 會有off-resonant transition

高效率的讀取量子態 #State detection 的執行(兩種方法)與極限

有夠長的coherence time #更重要的是與邏輯閘時間的對比(邏輯閘速度討論)

能夠執行universal quantum gate(就是single qubit rotation 和 two qubit gate)

# 介紹兩種創造糾纏量子態的邏輯閘 CZ gate/MS gate

離子井的限制:數量和速度

如何提升離子的數目:

IONQ的方向:傳統離子井優化後透過光學系統創造跨TRAP ENTANGLEMENT

Honeywell的方向:用surface trap 讓離子在二維平面上來回移動

如何提高實驗速度(gate speed 有上限)

IONQ的方向:加快冷卻速度(2nd species)、同時平行運行幾個邏輯閘

#冷卻是離子井實驗最花時間的步驟

Honeywell的方向:冷卻zone 、運算zone 分離(同樣使用第二種離子)

 

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