清华大学最新量子信息研究取得新突破

清华大学交叉信息研究院研究组对单量子比特相干时间的研究近日取得突破，将单个量子比特信息储存时间提升到１０分钟，这比之前单个量子比特信息储存时间５０余秒的世界纪录提高了１０倍。

这项工作是由清华大学长聘副教授金奇奂领导的离子阱量子计算研究组完成的，他们的研究论文《相干时间超过１０分钟的单量子比特储存》已于９月２５日发表在《自然·光子学》上。

论文第一作者、清华大学博士生汪野告诉记者，尽管２０年前，科学家们就观察到了相近的量子信息储存时间，但在单量子比特中观察到如此长的量子信息储存时间还是头一次。

延长量子信息储存时间有什么用？专家打比方说，手机、电脑上经典信息处理都建立在信息储存能力上，量子信息也是如此，但量子态对环境噪声极其敏感，“稍纵即逝”。单量子比特层面的储存技术相当于经典计算机中的内存技术，对于量子计算帮助很大。

如何实现对单量子比特的控制和操作？研究组采用的是离子阱技术（旋转电场囚禁、激光冷却），这是最接近实现大型量子计算机的技术之一。

“我们的实验是在离子阱中通过协同冷却、动态解耦等技术解决了背景加热、外部磁场噪声等问题。结果证明这样的方法是可靠的，也证明了量子信息储存技术是可行的，这是量子计算机（特别是基于离子阱的量子计算机）的重要组成部分。”汪野说。