量子领域又有新突破：量子态持续时间可超5秒
用于研究的碳化硅芯片（图片来源：网络）
美国能源部（DOE）阿贡国家实验室和芝加哥大学的研究人员发现：量子态持续时间可超5秒，这成为量子科学领域的新纪录。该项突破将有望实现更复杂的量子计算，甚至实现"量子互联网"。
将量子态扩展到"常规时间尺度"
这项突破发表在《科学进展》杂志上，他们使用了一种"单次读出"的方法，可以轻松地按需读取量子比特。该方法根据电子的量子态，利用精确的激光脉冲将单个电子添加到量子比特，从而使量子比特的量子态持续更长的时间。
众所周知，要维持长时间的量子态一直是一项艰巨任务，因为量子比特很容易由于环境噪声而丢失其信息——这是量子计算机必须在超低温下运行的主要原因之一。
阿贡国家实验室的高级科学家David Awschalom说："量子信息要想保存较长时间很不容易，五秒钟内足以向月球发射和返回光速信号，如果能通过光将信息利用量子比特传输到对方，那就太强大了。即使在绕地球近40圈之后，这种光仍可正确反映量子态，这为制造分布式量子互联网铺平了道路。"
拥有足够的时间来执行 1 亿次量子操作
为了减少背景噪声的影响，研究人员用高度纯化的碳化硅样品制作了量子比特，这种更易纵向扩展的材料广泛使用在商业产能中。他们通过将精确的微波脉冲应用于量子比特，利用"相干性"将保存量子信息的时间延长到五秒以上。
该论文的共同第一作者芝加哥大学的Chris Anderson说："这些脉冲通过快速翻转量子态将量子比特与噪声源进行误差分离，每个脉冲就像点击量子比特上的撤消按钮，消除脉冲之间可能发生的任何错误。"
他接着说："我们初步做了一个转换器，将量子态转换为电子态，就像智能手机里的内容一样，电子是经典电子学的语言。我们希望创造新一代的设备，这些设备对单电子敏感，但也具有量子态。而碳化硅可以做到这两点，这就是我们认为它很合适的原因。"
研究人员表示：从理论上说，他们通过量子相干性能够执行1亿多次量子操作。这项突破可以扩展量子计算机的容量，进行更复杂的量子计算操作，并改进未来量子传感器的检测能力。
文：Chris Young
编译：卉可
编辑：慕一
注：本文编译自“Interesting Engineering”，不代表量子前哨观点。
