清華大學(xué)最新量子信息研究取得新突破

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

這項(xiàng)工作是由清華大學(xué)長(zhǎng)聘副教授金奇奐領(lǐng)導(dǎo)的離子阱量子計(jì)算研究組完成的，他們的研究論文《相干時(shí)間超過10分鐘的單量子比特儲(chǔ)存》已于9月25日發(fā)表在《自然·光子學(xué)》上。

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

延長(zhǎng)量子信息儲(chǔ)存時(shí)間有什么用?專家打比方說，手機(jī)、電腦上經(jīng)典信息處理都建立在信息儲(chǔ)存能力上，量子信息也是如此，但量子態(tài)對(duì)環(huán)境噪聲極其敏感，“稍縱即逝”。單量子比特層面的儲(chǔ)存技術(shù)相當(dāng)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存技術(shù)，對(duì)于量子計(jì)算幫助很大。

如何實(shí)現(xiàn)對(duì)單量子比特的控制和操作?研究組采用的是離子阱技術(shù)(旋轉(zhuǎn)電場(chǎng)囚禁、激光冷卻)，這是最接近實(shí)現(xiàn)大型量子計(jì)算機(jī)的技術(shù)之一。

“我們的實(shí)驗(yàn)是在離子阱中通過協(xié)同冷卻、動(dòng)態(tài)解耦等技術(shù)解決了背景加熱、外部磁場(chǎng)噪聲等問題。結(jié)果證明這樣的方法是可靠的，也證明了量子信息儲(chǔ)存技術(shù)是可行的，這是量子計(jì)算機(jī)(特別是基于離子阱的量子計(jì)算機(jī))的重要組成部分。”汪野說。

研究組表示，未來，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化，單個(gè)量子信息儲(chǔ)存時(shí)間有望實(shí)現(xiàn)小時(shí)級(jí)的突破。