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       美國(guó)芝加哥大學(xué)、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和英國(guó)劍橋大學(xué)科學(xué)家合作發(fā)明了一種新方法，通過“拉伸”金剛石薄膜，創(chuàng)造出了可顯著降低設(shè)備運(yùn)行成本且更易實(shí)現(xiàn)高保真控制的量子比特。相關(guān)論文發(fā)表于11月29日出版的《物理評(píng)論X》雜志。

       通過“拉伸”鉆石薄膜，科學(xué)家創(chuàng)造出更“物美價(jià)廉”的量子比特。

       圖片來源：《物理評(píng)論X》雜志

       量子比特具有獨(dú)特的性質(zhì)，但在其廣泛應(yīng)用之前，還要克服許多重大挑戰(zhàn)，其中之一在于沿著量子網(wǎng)絡(luò)傳遞信息的“節(jié)點(diǎn)”。組成這些節(jié)點(diǎn)的量子比特對(duì)熱量和振動(dòng)非常敏感，因此科學(xué)家必須將它們冷卻到極低溫度才能工作。目前最有前途的“節(jié)點(diǎn)”由鉆石制成，這些量子比特能在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持量子糾纏的能力，但要做到這一點(diǎn)，它們必須被冷卻到接近絕對(duì)零度。

       在最新研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果在熱玻璃上沉積一層鉆石薄膜，就可在分子水平上拉伸鉆石。這是因?yàn)殡S著玻璃冷卻，其收縮速度比鉆石慢，從而略微拉伸了鉆石的原子結(jié)構(gòu)。這種拉伸雖然只讓原子之間分開極小距離，但對(duì)材料的行為將產(chǎn)生巨大影響。

       首先，量子比特可在4K（-269.15℃）的溫度下保持相干性，盡管這溫度仍然很低，但不需要非常專業(yè)的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營(yíng)成本降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。其次，這種變化也使利用微波控制量子比特成為可能，以前科學(xué)家輸入信息和操縱系統(tǒng)時(shí)會(huì)引入噪音，降低系統(tǒng)的保真度，但使用新系統(tǒng)及微波，保真度提高到99%。

       研究人員指出，通過延長(zhǎng)相干時(shí)間和可行的微波量子控制相結(jié)合，新技術(shù)可顯著提高量子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行溫度，使其運(yùn)行所需資源大大減少。