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新方法可為量子態(tài)延時(shí)萬(wàn)倍

2020-08-17 04:19 | 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) | 作者:未知 | [科技] 字號(hào)變大| 字號(hào)變小


 研究人員解釋說(shuō),量子技術(shù)有望幫助科學(xué)家實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)法破解的網(wǎng)絡(luò)或功能極其強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)等高精尖技術(shù)。鑒于此,美國(guó)能源部于7月23日發(fā)布了未來(lái)量子互聯(lián)網(wǎng)搭建藍(lán)圖。...

芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院的科學(xué)家(從左至右)凱文·苗、克里斯·安德森和亞歷山大·鮑拉薩在奧沙洛姆實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行量子研究。圖片來(lái)源:芝加哥大學(xué)官網(wǎng)

        美國(guó)科學(xué)家在近日出版的《科學(xué)》雜志撰文指出,他們用一種簡(jiǎn)單的方法,使量子系統(tǒng)保持運(yùn)轉(zhuǎn)(相干)的時(shí)間比以前延長(zhǎng)了1萬(wàn)倍。盡管他們只在固態(tài)量子比特系統(tǒng)上測(cè)試了這一技術(shù),但該技術(shù)應(yīng)適用于其他多種量子系統(tǒng),有望徹底改變量子通信、計(jì)算和傳感等領(lǐng)域。

        研究人員解釋說(shuō),量子技術(shù)有望幫助科學(xué)家實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)法破解的網(wǎng)絡(luò)或功能極其強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)等高精尖技術(shù)。鑒于此,美國(guó)能源部于7月23日發(fā)布了未來(lái)量子互聯(lián)網(wǎng)搭建藍(lán)圖。但要實(shí)現(xiàn)這些宏偉愿景面臨一個(gè)巨大挑戰(zhàn):量子狀態(tài)需要極安靜且穩(wěn)定的運(yùn)行空間,因?yàn)樗鼈兒苋菀资艿綔囟茸兓㈦s散電磁場(chǎng)等背景噪聲的干擾。

        科學(xué)家一直在想方設(shè)法使量子系統(tǒng)盡可能長(zhǎng)時(shí)間保持相干。一種方法是將量子系統(tǒng)與嘈雜環(huán)境物理隔離,但這很復(fù)雜;另一種方法是使所有材料盡可能純凈,但這很昂貴。

        在最新研究中,芝加哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,實(shí)現(xiàn)了量子系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間相干。論文第一作者凱文·苗說(shuō):“我們不是試圖消除周圍的噪音,相反,我們‘欺騙’系統(tǒng),使其認(rèn)為沒(méi)有噪音。”

        該團(tuán)隊(duì)除了給量子系統(tǒng)施加傳統(tǒng)的電磁脈沖外,還施加了一個(gè)額外的連續(xù)交變磁場(chǎng),通過(guò)精確調(diào)整該場(chǎng),他們可以讓電子自旋快速旋轉(zhuǎn),給其余噪音“消聲”。

        這一微小變化使系統(tǒng)相干時(shí)間保持了長(zhǎng)達(dá)22毫秒(眨眼約需350毫秒),比未經(jīng)修改系統(tǒng)的“壽命”高出4個(gè)數(shù)量級(jí),也高出以往任何電子自旋系統(tǒng)的“壽命”。此外,該系統(tǒng)幾乎能完全消除某些形式的溫度波動(dòng)、物理振動(dòng)和電磁噪聲,而所有這些因素通常都會(huì)破壞量子相干。

        研究主要作者、芝加哥量子交易所負(fù)責(zé)人戴維·奧沙洛姆說(shuō):“這種方法使在電子自旋內(nèi)存儲(chǔ)量子信息變得可行,延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間有望使量子計(jì)算機(jī)內(nèi)的操作更加復(fù)雜,并使量子信息在網(wǎng)絡(luò)中傳播更長(zhǎng)距離。”

        研究人員表示,盡管他們是在使用碳化硅的固態(tài)量子系統(tǒng)中測(cè)試這一技術(shù),但該技術(shù)應(yīng)該也適用于其他類型的量子系統(tǒng),例如超導(dǎo)量子比特和分子量子系統(tǒng)。

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