首個可操控機械量子比特創(chuàng)建

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院研究人員成功創(chuàng)建出首個可操控的機械量子比特，其能以穩(wěn)態(tài)、振動或兩者疊加的狀態(tài)保存信息。研究人員表示，機械量子比特“壽命”更長，為探測引力波等其他量子比特無法檢測的微弱力場開辟了新途徑。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學》雜志。

研究人員表示，傳統(tǒng)量子比特存在壽命（量子相干時間）短、易出錯等問題，限制了它們的實際應(yīng)用。于是，他們將目光投向機械量子比特。

為制造出機械量子比特，研究人員巧妙設(shè)計出一個雙組件系統(tǒng)。他們首先在一個400微米厚的藍寶石晶體上放置了一個微小的氮化鋁圓頂，這一機械諧振器能對振蕩電壓作出響應(yīng)，在材料中產(chǎn)生振動，為實現(xiàn)長相干時間提供了可能。然后，他們將配備微型天線的超導量子比特固定在相似的藍寶石晶體上。

隨后，他們將兩個晶體堆疊起來，并調(diào)節(jié)超導量子比特的振蕩電流，使其頻率與機械振子的頻率略微不同，導致超導量子比特的量子態(tài)與機械振子的量子態(tài)輕微融合，且融合態(tài)的能量不會均勻分布。他們將融合系統(tǒng)的兩個最低能態(tài)隔離出來，作為量子比特的0和1，最終得到了一個相干時間長于其他類型量子比特的機械量子比特。

研究人員計劃使用不同材料來延長機械量子比特的相干時間，并且希望通過執(zhí)行基本的邏輯運算來測試其在實際計算應(yīng)用中的性能。

不過，研究人員也坦言，這一機械量子比特的保真度僅為60%，而目前量子比特的最高保真度超過99%。

機械量子比特實驗系統(tǒng)。圖片來源：瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院

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