美国桑迪亚国家实验室开放3Qubits量子运算实验平台
https://bit.ly/3dLf7sV
近期，美国能源部（Department of Energy）公布开放使用量子运算试验平台，来自印第
安那大学（Indiana University）的科学家成为第一批开始使用桑迪亚国家实验室（
Sandia National Laboratories）的量子科学计算开放用户测试平台（Quantum
Scientific Computing Open User Testbed，QSCOUT）的团队。
量子电脑将在未来几十年内，成为技术发展的主要驱动力。但要达到这个目标，科学家需
要使用量子机器（quantum machine）进行实验。但目前，大学或公司拥有的量子机器相
对较少。现在，科学家们可以使用桑迪亚国家实验室的QSCOUT来完成原先因为建造成本或
其他限制而无法进行的研究。
新的试验平台有三个特点：
一是作为一个免费的、开放的试验平台；
二是作为一个采用离子阱（trapped ion）技术的试验平台；
三是平台使用者能高度掌控自己的研究。
桑迪亚国家实验室提供第一实验试验台给自印第安那大学，还有来自IBM、橡树岭国家实
验室（Oak Ridge National Laboratory）、新墨西哥大学（University of New Mexico
）和加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）的研究人员也被选中
，即将开始在平台上进行研究。研究计画包含了从测试基准技术到开发有朝一日能够解决
对普通电脑来说，过于复杂的化学问题的算法。
桑迪亚国家实验室准备接受更多的研究提案。任何人都可以提交申请使用QSCOUT，下一批
研究计画预计将在春季选出。
至于，QSCOUT实验平台的设计也是一大特点。大多数商业试验平使用超导电路（
superconducting circuits）技术，机器需要保持在超低温下运作，使得它们的建造和运
行成本很高。但QSCOUT实验平台使用的离子阱技术，可以在稍温暖的温度下运行。被捕获
的离子还能产生比电路更清晰的信号，并能更长时间地保持资讯，使科学家能够进行不同
类型的实验，并比较不同平台。
被捕获的离子被固定在QSCOUT内一个“芯片上的陷阱”（trap on a chip）中，这是一个
扁平的蝴蝶结形装置，长约2公分，覆蓋在一个半导体芯片上。镱（ytterbium）元素的三
个带电原子通过无线电波和电场悬浮在装置中心的通道上方。雷射器将每个离子中的资讯
编码为一个qubit（量子位元），与传统电脑中的bit相当，以进行计算。
桑迪亚国家实验室计画，在未来三年内将系统从3 qubits扩展到32 qubits，以进行更复
杂的运算测试。
[名词解释]
离子阱(Ion Trap)原理：利用电荷与电磁场间的交互作用力来牵制带电粒子的运动，以达
到将其侷限在某个小范围内的目的。至于，离子阱中的量子计算，利用所谓的线性阱将许
多的离子排成一直线，形成一维的量子位元阵列，再借由操控个别离子(量子位元)的状态
或是不同离子间的纠缠态(entangled states)，以达成量子计算的目的。