芬蘭研究團隊創下 1 毫秒量子位相干時間新紀錄

芬蘭阿爾托大學的研究團隊在量子計算領域取得了顯著進展。他們創下了量子位相干時間的新科學紀錄,這是量子計算的一個關鍵性能指標。

具體而言,該團隊為一個 transmon 量子位實現了 1 毫秒的回聲相干時間,並且中位數為 0.5 毫秒,這一成就遠超過之前約 0.6 毫秒的紀錄。

相干時間是指量子位在不受環境噪聲影響的情況下,能夠維持其量子狀態的持續時間。換句話說,量子位可以在脆弱的量子狀態(也稱為疊加態)中保持更長時間,從而在去相干之前執行複雜操作。

當去相干發生時,量子位會失去所有量子信息。因此,更長的相干時間意味著有更多的時間來執行複雜操作而不會失去準確性。

更長的相干時間意味著更好的量子計算。這也減少了對重型量子錯誤校正的需求,而量子錯誤校正對於擴展到實用的容錯量子計算機至關重要。簡而言之,理論上,相干時間越長,量子計算機的可用性就越高。

阿爾托大學量子技術教授 Mikko Möttönen 表示:「量子計算機即將變得有用,隨著量子位相干性和準確性的提高,首批應用似乎集中在解決難度高但時間短的數學問題上,例如高階二進制優化問題。」

為了實現這一驚人成就,該團隊在阿爾托大學的無塵室設施中建造了高質量的 transmon 量子位。所需的超導材料來自芬蘭國家研究機構 VTT。

他們利用了 Micronova 無塵室,這是芬蘭 OtaNano 基礎設施的一部分。該設置由博士生 Mikko Tuokkola 主導,並由現任斯坦福大學的 Dr. Yoshiki Sunada 監督。

Möttönen 解釋道:「目前,量子錯誤校正對量子位的相干性改善有限,因為物理量子位的錯誤仍然頻繁。因此,需要幾個倍數的改進來實現高效的量子錯誤校正,而這些初步的改進在所需的物理量子位數量方面提供了最大的優勢。」

這一成就不僅對團隊來說是一個重要勝利,對整個芬蘭而言也具有重要意義。它在一定程度上幫助芬蘭將自己定位為全球量子技術的領導者。

這項工作還得到了包括芬蘭量子旗艦計劃(FQF)和芬蘭科學院量子技術卓越中心在內的主要倡議的支持。阿爾托的量子計算與設備小組正在開設新職位,以加速未來的突破。

Möttönen 表示:「這一里程碑式的成就增強了芬蘭在該領域的地位,推動了未來量子計算機的可能性。」

展望未來,這樣的成就正使人們更接近量子計算機的實際應用,或許在未來五到十年內就能實現。

他表示:「我認為,這項技術的工業和商業應用可能在未來五年內實現,首先是以早期 NISQ 算法的形式,然後是輕度錯誤校正的機器。」

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Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。