Ein Ionenfallen-Qubit kodiert Information in den internen elektronischen (oder Hyperfein-) Energieniveaus eines einzelnen geladenen Atoms, das in einer Vakuumkammer durch oszillierende elektromagnetische Felder festgehalten und mit Lasern gekühlt wird, bis es nahezu bewegungslos ist. Gatter werden mit Laserpulsen statt Mikrowellenverdrahtung angewendet, und da jedes Ion in derselben Falle identisch ist und über seine gemeinsamen Bewegungsmoden mit jedem anderen Ion verbunden werden kann, erhalten Ionenfallensysteme Allzu-Allem-Konnektivität, ohne das Verdrahtungsproblem, das chipbasierte Modalitäten einschränkt. Diese Konnektivität, kombiniert mit Gatter-Fidelities, die derzeit zu den höchsten aller Modalitäten zählen (Quantinuum berichtete von Zwei-Qubit-Gatter-Fidelities über 99,9%), geht auf Kosten der Gattergeschwindigkeit: laserbasierte Gatter benötigen Mikrosekunden statt der bei supraleitenden Qubits üblichen Dutzenden Nanosekunden. IonQ und Quantinuum sind die beiden Unternehmen, die kommerzielle Systeme auf dieser Modalität aufbauen. Ionenfallensysteme über einige Hundert Qubits hinaus zu skalieren ist inzwischen vor allem ein Interconnect- und Fallenarchitektur-Problem, weniger ein Gatter-Fidelity-Problem.
Verwandte Begriffe
QPU
HardwareQuantum Processing Unit — der physische Hardware-Chip, der Quantenschaltkreise ausführt.
Fidelität
MetricsEin Maß (0 bis 1) dafür, wie nahe eine tatsächliche Quantenoperation oder ein Quantenzustand am idealen Ziel liegt.
CNOT-Gatter
GatesControlled-NOT — ein Zwei-Qubit-Gatter, das das Ziel-Qubit umkehrt, wenn das Steuer-Qubit |1⟩ ist.
Quantenvolumen
MetricsIBMs Einzelzahl-Benchmark, der die Gesamtleistungsfähigkeit eines Quantencomputers misst und dabei Qubits, Konnektivität und Fidelität berücksichtigt.