量子科技中心_量科网

囚禁离子是实现大规模量子信息处理器最具前景的平台之一。当前研究重点是将光学与电子元件集成至微加工离子阱中，以实现离子量子比特数量的大规模扩展。现有集成处理器制造策略多采用所有组件单片集成方案，并严重依赖CMOS兼容半导体制造技术——这些技术并非针对囚禁离子量子处理器的需求而优化。该工作提出了一种模块化方案：将具有特定功能的处理器模块（称为“芯粒”）分别制造，再通过异质集成技术进行组合。该策略能针对每个芯粒选择最优材料与制造工艺，相比单片集成方案极大减少了制造限制。芯粒技术还能通过增减或修改特定芯粒子集，以经济高效的模块化方式增添新型处理器功能。研究团队详述了基于芯粒的囚禁离子量子处理器设计理念，并以十离子晶体集成单离子寻址系统为例验证技术可行性。该寻址系统凸显了芯粒方案的模块化特性：将玻璃基底制造的表面离子阱与承载集成波导的硅基底、3D打印微光学透镜堆栈相结合，在离子位置实现了衍射极限聚焦光斑。