兩個具有長相干時間并強耦合的量子比特（圖片來源：網(wǎng)絡）

在書面語、口語以及信息處理領域，連貫性均是實現(xiàn)有效溝通的關鍵要素，這同樣適用于量子比特。

美國能源部（DOE）下屬的阿貢國家實驗室所領導的團隊在量子計算方面取得了重要突破。他們成功地將新型量子比特的相干時間延長至0.1毫秒——比之前的記錄提高了近一千倍。該項研究已發(fā)表在《 Nature Physics 》雜志上。

“相較于傳統(tǒng)電荷量子比特只能在相干時間內進行10到100次操作，我們所發(fā)現(xiàn)的量子比特能以高精度和高速度執(zhí)行10000次操作?！泵绹ツ复髮W阿貢納米材料中心的教授Dafei Jin對此說到。

在日常生活中，0.1毫秒的時間間隔就像眨眼一樣轉瞬即逝。但在量子世界，這一時間間隔則能為量子比特提供足夠的時間窗口，使其執(zhí)行數(shù)千次操作。

與經(jīng)典比特不同，量子比特可以同時存在0和1兩種狀態(tài)。對于正在運行的量子比特而言，保持較長相干時間的混合狀態(tài)是很有必要的。然而要想實現(xiàn)這一點，則需面臨保護其免受周圍環(huán)境不斷干擾的噪聲影響這一挑戰(zhàn)。 該團隊所發(fā)現(xiàn)的量子比特能以電荷狀態(tài)對量子信 息進行編碼。因此，它們被命名為“電荷量子比特”。 “在現(xiàn)有的各種量子比特中，電荷量子比特因其制造和操作過程較為簡單，且能與現(xiàn)有經(jīng)典計算機基礎設備兼容而具有較強吸引力，”該項目的首席研究員Jin說，“未來有望以較低成本建造和運行大規(guī)模此類量子計算機。 ” Jin曾是納米材料中心（CNM）的科學家，他在美國能源部（DOE）下屬的阿貢科學用戶設施中領導發(fā)現(xiàn)了這一新型量子比特。 該團隊在真空中捕獲了在超凈固體氖表面的單個電子。氖是少數(shù)幾個不與其他元素發(fā)生反應的元素之一，因此能夠抵抗來自周圍環(huán)境的干擾，氖平臺則能在較長相干時間內保護電荷量子比特。 “由于固體氖上單個電子的足跡較小，由它們所構成的量子比特更加緊湊，并且有望擴展到多個相連的量子比特，”由芝加哥大學普利茲克分子工程學院聯(lián)合任命的納米材料中心（CNM）助理科學家 Xu Han說，“這些屬性，再加上其能夠保持較長的相干時間，使這一電荷量子比特的性能異常突出?！?經(jīng)過不斷的實驗和優(yōu)化，該團隊不僅有效地提升了氖表面的質量，同時也較大程度減少了干擾信號。 “由于這一電荷量子比特擁有較長的相干時間，我們要對單個量子比特的狀態(tài)進行高保真度的控制和讀取?！卑⒇晣覍嶒炇业牟┦亢?、該論文的共同第一作者Li Xinhao說。

該量子比特的另一項重要屬性是可擴展性，即其具備與其他量子比特進行連接的能力。該團隊成功地證實了雙電荷量子比特可以連接到同一超導電路上，并可通過該電路傳輸信息。這一突破性研究為實現(xiàn)兩個量子比特糾纏邁出了關鍵的一步。

該團隊尚未完全優(yōu)化他們的電荷量子比特，并將進一步延長相干時間，以及研究如何糾纏兩個或更多的量子比特。

編譯：琳夢

編輯：慕一

特此說明：量子前哨翻譯此文僅作信息傳遞和參考，并不意味著同意此文中的觀點與數(shù)據(jù)。 —— end——