Qubits保持量子信息比以前的记录长度为10,000次 - 为大型量子计算机铺平道路

时间：2021-10-15 09:52:10 来源：

Quantum位或Qubits，可以通过国际研究团队的努力来保持量子信息更长。研究人员增加了保留时间，或相干时间，以比以前记录长达10亿倍 - 通过组合轨道运动并在原子内旋转来长达10 000倍。这种提升在信息保留中对信息技术发展具有重大影响，因为较长的相干时间使自旋轨道占据建立大量子计算机的理想候选者。

他们于2020年7月20日在自然材料中公布了结果。

“我们使用带电粒子定义了一种旋转轨道量子比特，该粒子看起来作为硅晶中的杂质原子被捕获的孔，”新南威尔士大学悉尼和助理教授的研究科学家在东北大学。“孔的轨道运动和旋转的孔被强烈耦合并锁定在一起。这使得一对圆形运动和旋转被锁定在一起的啮合齿轮。“

已经用带电粒子的旋转或轨道运动编码的QUBits，产生了对构建量子计算机的高度要求的不同优点。为了利用Qubits的优点，Kobayashi和团队在硅中专门使用异国情调的带电粒子“孔”来定义Qubit，因为硅的轨道运动和硅旋转在一起。

基于受体的旋转轨道QUBT的概念艺术。植入硅晶体（蓝色）的硼原子（黄色）界定孔。硅中孔的轨道运动与其旋转自由度相连。该耦合是让圆形运动（蓝色箭头）和旋转（红色箭头）锁定在一起的齿轮。量子信息被编码到旋转轨道QUBT中的组合运动和孔的旋转。

根据Kobayashi的说法，由孔编码的旋转轨道QUBITS对电场特别敏感，这允许更快的控制和效益缩放量子计算机。然而，Qubits受电噪声的影响，限制了它们的相干时间。

“在这项工作中，我们通过将硅晶如橡皮筋拉伸，我们为我们的旋转轨道QUB比特的电场设计了敏感性，”Kobayashi说。“旋转轨道QUB的这种机械工程使我们能够显着地延长其相干时间，同时仍然保持适度的电敏感性来控制旋转轨道qubit。”

想想在手表中的齿轮。他们的辛勤纺纱推动了整个机制来保持时间。它既不是旋转也不是轨道运动，而是它们的组合，将信息前进。

“这些结果开辟了一种开发新的人工量子系统的途径，并改善了基于旋转的量子技术的功能和可扩展性，”Kobayashi说。

参考：Takaashi Kobayashi，Joseph Salfi，Cassandra Chua，Joost van der Heijden，Matthew G. House，Dimitrie Culcer，Wayne D. Hutchison，Brett C. Johnson，Jeff C.“在硅中设计自旋轨道量子位的长自旋相干时间” McCallum，Helge Riemann，Nikolay V.Abrosimov，Peter Becker，Hans-Joachim Pohl，Michelle Y.Simmons和Sven Rogge，2020年7月20日，自然材料.DOI：
10.1038 / s41563-020-0743-3

这项工作是由美国陆军研究办公室的量子计算和通信技术，美国陆军研究办公室和辛辛那里主义者的东北大学研究生课程提供支持。

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