来自英国苏塞克斯大学、美国谷歌公司、日本理化学研究所、丹麦奥胡斯大学和德国锡根大学的科学家团队设计了一份有关大型量子计算机的技术蓝图，涵盖从内部电子元件到机器功率规格在内的一切要素，各国科学家可在这一技术架构下合作开发性能强大的通用量子计算机。研究论文《微波囚禁离子式量子计算机的技术蓝图》已出版于2017年2月1日的《科学进展》（Science Advances）杂志上^[1]，相关成果也被《自然》^[2]、BBC^[3]等科技与新闻网站报道。该大型量子计算机的重点技术与组成模块如下。

1、基于微波的量子门

具有高保真度的单个与多个量子位的量子门是打造通用量子计算机的关键构造块。通常，研究人员利用精确的校准激光束来耦合内部量子位状态与运动状态的动力机制，从而执行多量子位的量子门操作。但这一方法难以应对量子位扩展、保真度提升等技术挑战。因此，研究人员计划使用微波辐射场来控制囚禁离子式量子比特，并使用电场来调谐量子比特同微波辐射场之间的相互作用。

2、独立的量子计算机模块

研究人员认为，建造一个任意大的量子计算机最好使用模块化的方法。他们设计的单个模块呈现出囚禁离子式X结阵列。每个X结包括三个不同的区，分别为基于微波的量子门区、状态读取区和载入区。当某个离子被囚禁于载入区后，高保真的离子穿梭操作将该离子转移至量子门区；随即，利用调整好的磁场可定位该离子，利用静态磁场辐射、微波和无线射频场可实现离子纠缠；最后，当需要检测量子位状态时，离子被转移至读取区，利用激光场和片上光电探测器即可读取量子位状态。

3、无需光纤缆线的相邻模块传输法

研究人员提出一种新的替代方案来实现模块间的连接。他们不再使用光纤缆线的光互联技术，而是利用无线射电和静态电压电极在两个相邻模块之间生成重叠的电场，从而实现离子在模块之间的快速穿梭，其速度比目前光缆连接所能达到的传输速度快10万倍。