長命固態(tài)量子比特實現(xiàn)有新法
在一個稠密的系統(tǒng)中，一些鋱離子形成對狀態(tài)。由于其獨特性質(zhì)，它們對附近的單個鋱離子是視而不見的，這將導(dǎo)致它們丟失量子信息。在不受混亂環(huán)境影響的情況下，它們可以充當量子比特，具有令人驚訝的長相干壽命。圖片來源：艾拉·馬魯工作室/美國科學(xué)促進會Eurekalert網(wǎng)站
據(jù)15日《自然·物理學(xué)》雜志報道，瑞士保羅·謝勒研究所、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員表示，長壽命的量子比特可在雜亂的環(huán)境中存在。這一觀點推翻了以前的認知，即固態(tài)量子比特需要在超清潔材料中進行超遠距離隔離才能實現(xiàn)長壽命。
如何使量子比特保留足夠長的量子信息，是實用量子計算的主要障礙之一。人們普遍認為，長壽命量子比特的關(guān)鍵是清潔度。當量子比特開始與環(huán)境相互作用時，它們會通過一種稱為退相干的過程丟失量子信息。因此，傳統(tǒng)的看法是，讓它們彼此隔離，才能有望“活”得更久一些。在實踐中，這種量子比特設(shè)計方法存在一定問題。找到合適的超純材料并非易事。此外，將量子比特隔離到一定距離，使得任何由此產(chǎn)生的技術(shù)擴展都具有挑戰(zhàn)性。
新研究并沒有讓量子比特間隔很遠，而是將量子比特擠壓得更緊密。研究人員用稀土金屬鋱創(chuàng)建了固態(tài)量子比特，并將其摻雜到氟化釔鋰晶體中。在一個塞滿稀土離子的晶體中，量子比特的相干時間比預(yù)期的要長得多。
研究團隊用一種截然不同的方法取得了成功。他們的量子比特不是由單個離子形成的，而是由強相互作用的離子對形成的。這些離子對不使用單個離子的核自旋，而是基于不同電子殼層狀態(tài)的疊加形成量子比特。此外，這些量子比特具有不同的運行特征能量，因此不會受到環(huán)境干擾。
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