物理学家以破纪录的量子比特相干性突破量子障碍

煤油灯科技2025-12-25 17:51

这一结果标志着计算能力取得了重大进步,促使研究人员复制了这一开创性的测量方法。

2025年7月8日,芬兰阿尔托大学的研究人员报告称,他们实现的超导跨膜量子比特(transmon qubit)相干时间远超以往所有已发表的科学基准。他们的测量结果显示,相干时间已达到毫秒级,而此前的最高纪录约为0.6毫秒,这一成果标志着量子计算机性能取得了重大进展。

实现更长的相干时间意味着量子计算机可以在出错扰乱计算之前更可靠地运行更长时间。这一进展使得能够在嘈杂的量子系统上执行更复杂的操作,并减少了量子纠错所需的开销,使研究人员离实现容错量子计算更近一步。

“我们刚刚测量了一个超导量子比特的回波相干时间,其最大值达到毫秒级,中位数为半毫秒,”进行测量和分析的博士生米科·图科拉说道。该中位数读数尤为重要,因为它也超过了当前的记录读数。

这一发现已发表在享有盛誉的同行评审期刊《自然-通讯》上。

研究人员尽可能详尽地报告了他们的方法,旨在让全世界的研究小组能够重现其研究。

芬兰巩固了在量子领域前沿的地位

在阿尔托大学,图欧卡拉在博士后研究员吉武阳纪博士的指导下开展工作,吉武阳纪博士负责设计芯片和构建实验测量系统。

“我们已经能够可重复地制造高质量的跨导单电子晶体管量子比特。这一成果能够在学术研究机构可使用的洁净室中实现,证明了芬兰在量子科学与技术领域的领先地位,”目前在美国斯坦福大学工作的须田补充道。

该量子比特由阿尔托大学的量子计算与器件(QCD)小组利用芬兰技术研究中心(VTT)提供的高质量超导薄膜制造而成。这次成功反映了芬兰国家微纳米和量子技术研究中心OtaNano的Micronova洁净室的高质量。

“这一里程碑式的成就巩固了芬兰在该领域全球领导者的地位,推动了未来量子计算机可能实现的目标,”量子技术教授米科·莫托宁说道,他领导着QCD小组。

未来量子计算机的扩展需要在多个领域取得进展。其中包括噪声降低、量子比特数量增加以及量子色动力学(QCD)新观测结果所关注的核心——量子比特相干时间改进。该团队刚为加速实现未来突破而增设了一个高级职员和两个博士后职位。

参考文献:《实现超导跨导量子比特接近毫秒级的能量弛豫和退相时间的方法》,作者:米科·托科拉、吉世基·须田、海蒂·基维亚尔维、乔纳坦·阿尔巴内斯、莱夫·格伦伯格、尤卡-佩卡·凯孔嫩、维萨·韦斯特里宁、尤纳斯·戈韦纽斯和米科·莫托宁,发表于2025年7月8日,《自然-通讯》。DOI:10.1038/s41467-025-61126-0

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