Один из методов для построения квантового компьютера на ловушках для ионов состоит в связывании ионов общим движением. Цепочка ионов электрически подвешена между двумя рядами электродов. Благодаря тому, что ионы заряжены положительно и отталкиваются друг от друга, любое движение, переданное одному иону лазером, распространяется на всю цепочку. Также лазеры могут изменять пространственную ориентацию ионов, в которой закодированы данные: например, поворачивая ион «вверх», мы передаем ему значение «1», вращая его «вниз», мы передаем «0» (рис.1)

Рис.1

1. Если положение крайнего иона «вверх», лазер «переключает» его и приводит в движение всю цепочку.

2. Другой лазер переключает ион на другом конце цепочки только в том случае, если он находится в движении.

3. Затем другой лазер переключает первый ион (и останавливает движение), если он (ион) двигается.

4. Ионы на обоих концах цепочки связаны и могут образовать логический элемент в квантовых вычислениях.

Однако увеличение систем до большего числа ионов, чем 15-20, представляется довольно сложным. Чем длиннее цепочка ионов, тем более сложно ее контролировать, поскольку коллективные моды колебаний интерферируют, цепочки «сворачиваются» и т.д. Поэтому было предложено модифицировать систему таким образом, чтобы в ней было лишь несколько довольно коротких цепочек, взаимодействующих друг с другом, например, их части или отдельные ионы могли перемещаться, например, из «процессора» в «память». (Рис. 2)

Рис. 3

Рассмотрим данную схему подробнее.

Для построения квантового компьютера с большим количеством кубитов используется схема «квантового ПЗС», архитектура включает большое число пересекающихся ионных зон. Изменяя напряжение в зоне, можно передвигать по ней несколько ионов.

На рис.3 показана диаграмма подобного устройства.

Рис. 3

Ионы в ловушках, несущие квантовую информацию, удерживаются в зоне памяти. Для выполнения логического элемента передвигаем выбранные ионы в зону пересечения путем подачи определенного напряжения на электродные сегменты. В зоне пересечения ионы группируются. Лазеры фокусируются сквозь зону для управления получившимся элементом. Затем ионы двигаются вновь для выполнения следующей операции.

Ловушки и транспортные потенциалы можно организовать комбинированием радиочастотных и квазистатических электрических полей. Рис. 3 показывает только электроды, которые поддерживают квазистатические поля. Варьируя напряжения на этих электродах, мы отправляем ионы в определенный регион или транспортируем их вдоль зоны. Два других слоя электродов располагаются под и над первыми электродами. Применение радиочастотных электродов создает квадрупольное поле. (Рис. 4)

Рис. 4

Такая геометрия позволяет сделать транспорт ионов стабильным и позволяет создавать комплексные, сложные многозонные структуры.