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“欺骗”系统后给其余噪音“消声” |
新方法可为量子态延时万倍 |
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科技日报讯 (记者)美国app家在近日出版的《app》杂志撰文指出,他们用一种简单的方法,使量子系统保持运转(相干)的时间比以前延长了1万倍。尽管他们只在固态量子比特系统上测试了这一技术,但该技术应适用于其他多种量子系统,有望彻底改变量子通信、计算和传感等领域。
研究人员解释说,量子技术有望帮助app家实现几乎无法破解的网络或功能极其强大的计算机等高精尖技术。鉴于此,美国能源部于7月23日发布了未来量子互联网搭建蓝图。但要实现这些宏伟愿景面临一个巨大挑战:量子状态需要极安静且稳定的运行空间,因为它们很容易受到温度变化、杂散电磁场等背景噪声的干扰。
app家一直在想方设法使量子系统尽可能长时间保持相干。一种方法是将量子系统与嘈杂环境物理隔离,但这很复杂;另一种方法是使所有材料尽可能纯净,但这很昂贵。
在最新研究中,芝加哥大学团队另辟蹊径,实现了量子系统长时间相干。论文第一作者凯文·苗说:“我们不是试图消除周围的噪音,相反,我们‘欺骗’系统,使其认为没有噪音。”
该团队除了给量子系统施加传统的电磁脉冲外,还施加了一个额外的连续交变磁场,通过精确调整该场,他们可以让电子自旋快速旋转,给其余噪音“消声”。
这一微小变化使系统相干时间保持了长达22毫秒(眨眼约需350毫秒),比未经修改系统的“寿命”高出4个数量级,也高出以往任何电子自旋系统的“寿命”。此外,该系统几乎能完全消除某些形式的温度波动、物理振动和电磁噪声,而所有这些因素通常都会破坏量子相干。
研究主要作者、芝加哥量子交易所负责人戴维·奥沙洛姆说:“这种方法使在电子自旋内存储量子信息变得可行,延长存储时间有望使量子计算机内的操作更加复杂,并使量子信息在网络中传播更长距离。”
研究人员表示,尽管他们是在使用碳化硅的固态量子系统中测试这一技术,但该技术应该也适用于其他类型的量子系统,例如超导量子比特和分子量子系统。
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