清華大學最新量子信息研究取得新突破

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記者從清華大學交叉信息研究院獲悉，該院一研究組對單量子比特相干時間的研究近日取得突破，將單個量子比特信息儲存時間提升到10分鐘，這比之前單個量子比特信息儲存時間50余秒的世界紀錄提高了10倍。

這項工作是由清華大學長聘副教授金奇奐領導的離子阱量子計算研究組完成的，他們的研究論文《相干時間超過10分鐘的單量子比特儲存》已于9月25日發表在《自然·光子學》上。

論文第一作者、清華大學博士生汪野告訴記者，盡管20年前，科學家們就觀察到了相近的量子信息儲存時間，但在單量子比特中觀察到如此長的量子信息儲存時間還是頭一次。

延長量子信息儲存時間有什么用?專家打比方說，手機、電腦上經典信息處理都建立在信息儲存能力上，量子信息也是如此，但量子態對環境噪聲極其敏感，“稍縱即逝”。單量子比特層面的儲存技術相當于經典計算機中的內存技術，對于量子計算幫助很大。

如何實現對單量子比特的控制和操作?研究組采用的是離子阱技術(旋轉電場囚禁、激光冷卻)，這是最接近實現大型量子計算機的技術之一。

“我們的實驗是在離子阱中通過協同冷卻、動態解耦等技術解決了背景加熱、外部磁場噪聲等問題。結果證明這樣的方法是可靠的，也證明了量子信息儲存技術是可行的，這是量子計算機(特別是基于離子阱的量子計算機)的重要組成部分。”汪野說。

研究組表示，未來，通過對實驗設備和設計的不斷優化，單個量子信息儲存時間有望實現小時級的突破。