離子阱量子位元

離子阱量子位元把量子資訊存放在單個帶電原子（也就是一個離子）的內部。你可以想像一個原子幾乎紋絲不動地懸浮在真空裡，被精心塑形的電場和磁場固定在那兒，就像一顆玻璃彈珠停在一隻看不見的碗底。這個原子有若干內部能階，你從中挑出兩個分別代表 |0> 和 |1>。由於原子被托舉在遠離任何表面的地方，又天生與同類的每一個原子完全相同，它與外界的喧囂環境隔離得極好，能在可用的量子態上停留很久。你向它寫入、從它讀取，靠的是用精確調諧的雷射（或微波）照射它：雷射把原子在選定的兩個能階之間輕輕推動，而另一束雷射讓原子在一種態下明亮發光、在另一種態下保持黑暗，於是相機就能分辨出它處在哪一態。

它最大的實用優勢是相干時間長（量子位元能保持自身狀態相對很久，雜訊才會把它攪亂）和閘保真度很高（每次操作的結果都非常接近你想要的，誤差很少）。同一離子阱裡的離子還能與許多夥伴「對話」，因為它們共享一種公共的振動運動，這讓兩量子位元閘很靈活。不過權衡是實實在在的：每次操作都由雷射和那種機械運動來驅動，所以閘通常比超導晶片上的要慢，而且擴大規模很難。把一百個甚至一千個離子關在同一個阱裡、各自由專屬的穩定雷射束逐一定址，很快就會變得難以駕馭——正因如此，大量工程精力都投在把許多個較小的阱連接起來，而不是去造一個巨大的阱。