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量子領(lǐng)域新突破:量子比特如何損耗能量方式被揭示

2024年8月29日 11:21  IT之家  作 者:故淵

8 月 29 日消息,科技媒體 scitechdaily 昨日(8 月 28 日)報(bào)道,阿爾托大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置,發(fā)現(xiàn)了量子比特的熱能損耗,從而揭示了量子計(jì)算機(jī)中超導(dǎo)量子比特相干性損耗的問(wèn)題。

相干性

相干性指的是量子比特保持量子態(tài)的能力,不受環(huán)境干擾。

相干性的喪失被稱(chēng)為相干性損耗或退相干,這會(huì)導(dǎo)致量子計(jì)算的錯(cuò)誤,保持量子比特的相干性是構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)面臨的主要工程挑戰(zhàn)之一。

測(cè)量超導(dǎo)質(zhì)子相干損耗

阿爾托大學(xué)物理學(xué)家聯(lián)合國(guó)際團(tuán)隊(duì),通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)證明,超導(dǎo)量子比特相干性損失可以直接測(cè)量為固定量子比特的電路中的熱耗散。

最先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)和超靈敏探測(cè)器的核心是超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)(superconducting Josephson junctions),它是量子比特的基本要素,顧名思義,這些量子比特及其電路是非常高效的導(dǎo)電體。

量子比特中的熱耗散

阿爾托大學(xué)皮克研究小組的博士后研究員、本研究的第一作者巴揚(yáng)・卡里米(Bayan Karimi)說(shuō):“盡管在制造高質(zhì)量量子比特方面取得了快速進(jìn)展,但仍有一個(gè)重要問(wèn)題尚未解決:熱耗散是如何發(fā)生的,在哪里發(fā)生?”

阿爾托大學(xué)教授 Jukka Pekola 補(bǔ)充說(shuō):“基于我們小組在量子熱力學(xué)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí),我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)期測(cè)量這種損耗的方法”。

物理學(xué)家們?cè)谀捔孔釉O(shè)備相關(guān)技術(shù)的競(jìng)賽中不斷推動(dòng)更高效的量子比特,這些新數(shù)據(jù)讓研究人員能夠更好地了解量子比特是如何衰變的。

在量子計(jì)算方面,具有更長(zhǎng)相干時(shí)間的量子比特可以進(jìn)行更多操作,從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)典計(jì)算環(huán)境中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的更復(fù)雜計(jì)算。

超導(dǎo)量子比特的相干性損耗可以通過(guò)直接測(cè)量承載量子比特的電路中的熱耗散來(lái)進(jìn)行觀(guān)察。

他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中觀(guān)察了調(diào)整單個(gè)約瑟夫森結(jié)處電壓的影響,然后通過(guò)在該結(jié)旁邊放置一個(gè)超靈敏的熱吸收器,使他們能夠在最高 100GHz 的寬頻率范圍內(nèi)被動(dòng)測(cè)量該結(jié)在每次相變時(shí)發(fā)出的微弱輻射。

該研究小組的理論工作是與馬德里大學(xué)的同事合作完成的。該研究成果于 8 月 22 日發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)雜志上。

編 輯:章芳
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