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固体氖量子比特如何永远改变计算

2024-07-05 10:36:53 生活来源：

导读最近的研究推动了电子-固体氖量子比特的发展，揭示了通过延长量子比特相干时间和优化其设计来改善量子计算的关键见解。量子计算机有可能成...

最近的研究推动了电子-固体氖量子比特的发展，揭示了通过延长量子比特相干时间和优化其设计来改善量子计算的关键见解。

量子计算机有可能成为革命性的工具，因为它能够执行传统计算机需要多年才能解决的计算。

但要制造一台有效的量子计算机，你需要一个可靠的量子位，或者说量子比特，它可以在足够长的时间内同时处于 0 或 1 状态，这被称为相干时间。

一种有希望的方法是将单个电子捕获在固体氖表面上，称为电子-固体氖量子比特。由佛罗里达新墨西哥大学-佛罗里达州立大学工程学院教授郭伟领导的一项研究发表在《物理评论快报》上，该研究对描述这种量子比特上电子状况的量子态提供了新的见解，这些信息可以帮助工程师构建这种创新技术。

量子态动力学和量子比特设计

郭教授的团队发现，量子比特中固体氖表面的小凸起可以自然地结合电子，从而产生这些电子的环状量子态。量子态是指电子在被测量之前的各种属性，例如位置、动量和其他特性。当凸起达到一定尺寸时，电子的跃迁能量(电子从一个量子环态移动到另一个量子环态所需的能量)与另一种基本粒子微波光子的能量一致。

这种排列可以实现对电子的控制作，这是量子计算所需要的。

郭说：“这项研究极大地推进了我们对有前途的量子计算平台上电子捕获机制的理解。它不仅澄清了令人费解的实验观察结果，还为电子在固体氖量子比特上的设计、优化和控制提供了重要见解。”

郭和合作者之前的研究证明了使用固体氖捕获的电子的固态单电子量子比特平台的可行性。最近的研究表明，相干时间长达 0.1 毫秒，比传统半导体和超导体电荷量子比特的典型相干时间 1 微秒长 100 倍。

相干时间决定了量子系统维持叠加状态的时间，即系统在被测量之前同时处于多种状态的能力，这是赋予量子计算机独特能力的一个特性。

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