據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月3日?qǐng)?bào)道，美國(guó)哈佛大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在室溫下創(chuàng)建出量子比特，存儲(chǔ)信息可近兩秒鐘，較早期的系統(tǒng)壽命增加了幾乎6個(gè)數(shù)量級(jí)，再創(chuàng)新紀(jì)錄。此項(xiàng)工作潛在的應(yīng)用包括量子計(jì)算機(jī)最終的功能建設(shè)。該研究結(jié)果發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上。

       如何在室溫下的固態(tài)系統(tǒng)中創(chuàng)建出量子位或量子比特的關(guān)鍵基礎(chǔ)，是長(zhǎng)久以來(lái)量子計(jì)算的挑戰(zhàn)之一。相比之下，目前大多數(shù)系統(tǒng)依靠復(fù)雜和昂貴的設(shè)備在真空中捕獲單個(gè)原子或電子，然后整個(gè)系統(tǒng)要冷卻到接近絕對(duì)零度。該團(tuán)隊(duì)由哈佛大學(xué)物理學(xué)教授米哈伊爾·盧金率領(lǐng)，包括研究生格奧爾格和彼得·毛雷爾和博士后研究員克里斯汀·拉塔。他們表示已經(jīng)突破了這個(gè)問(wèn)題，在操作中轉(zhuǎn)向采用地球上最純凈的原料之一——鉆石。

       盧金說(shuō)：“我們已然能夠?qū)崿F(xiàn)控制這種前所未有的量子比特。在室溫下可以對(duì)其進(jìn)行很高效率和保真度的測(cè)量?？梢栽谄渲芯幋a數(shù)據(jù)，并可以在一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)。相信這項(xiàng)工作只限于是技術(shù)問(wèn)題，所以看起來(lái)將其壽命提高到小時(shí)范圍是可行的。在這一點(diǎn)上，它在現(xiàn)實(shí)中產(chǎn)生很多應(yīng)用將成為可能。”

       對(duì)于量子計(jì)算機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，在研究人員的設(shè)想中包括“量子現(xiàn)金”，即銀行交易和信用卡支付系統(tǒng)依賴于對(duì)量子比特的編碼來(lái)阻撓貨幣造假；量子網(wǎng)絡(luò)，即使用量子比特傳輸數(shù)據(jù)的高度安全的系統(tǒng)通信方式。

       這次突破性研究的基礎(chǔ)，是幾年前研究人員在氮空穴（NV）中心發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)鉆石在原子尺度的雜質(zhì)以單個(gè)原子相同的方式表現(xiàn)。像單個(gè)原子一樣，每個(gè)中心擁有自旋，這類似一個(gè)條形磁鐵，可以被極化。使用激光，研究人員不僅能夠控制自旋，還能夠在它隨著時(shí)間變化時(shí)，探測(cè)其方向。

       研究人員采用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的鉆石中的雜質(zhì)創(chuàng)造量子比特，使信息存儲(chǔ)接近兩秒鐘。具體地說(shuō)，晶體中的碳13原子包含一個(gè)原子核的自旋，盡管很弱，但NV中心受到這些自旋的相互作用導(dǎo)致其生命周期很短。解決的辦法是首先削減NV中心和晶體中的碳13原子之間的連接。使用大量的激光，以能夠有效地保持NV中心主導(dǎo)，防止其與碳原子相互作用。然后，用一組特定的無(wú)線電頻率脈沖轟擊金剛石晶體，抑制碳13原子和附近的原子之間相互作用。如此便可以擴(kuò)展量子比特的壽命，并保持較長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。最終的結(jié)果是，研究人員能夠把相干時(shí)間從毫秒推進(jìn)到近兩秒。