我國科學(xué)家在量子計(jì)算研究中獲重大突破

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室杜江峰教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組和香港中文大學(xué)劉仁保教授合作，通過電子自旋共振實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在國際上首次通過固態(tài)體系實(shí)驗(yàn)而實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)動(dòng)力學(xué)解耦，極大地提高了電子自旋相干時(shí)間。該成果發(fā)表在10月29日出版的國際權(quán)威雜志 《自然》上。雜志還專門撰文指出，杜江峰與其同事的研究，“被證明是一種可以幫助人們理解并且有效對(duì)抗量子信息流失的一個(gè)重要資源”，“朝實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算邁出重要的一步”。

將量子力學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合并實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算是人類的一大夢想。以分解500位的自然整數(shù)為例，目前最快的計(jì)算機(jī)需要用幾十億年才能完成，而用量子計(jì)算機(jī)，同樣的重復(fù)頻度，大約1分鐘就可完成。量子計(jì)算的本質(zhì)是利用量子的相干性，而在現(xiàn)實(shí)中，由于環(huán)境不可避免地會(huì)對(duì)量子系統(tǒng)發(fā)生耦合干擾，使量子的相干性隨時(shí)間衰減，發(fā)生消相干，使計(jì)算任務(wù)無法完成。因此，為使量子計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)，一個(gè)首要急需解決的問題就是克服消相干。

據(jù)杜江峰介紹，保持量子相干性理論上有多種方法，其中最優(yōu)動(dòng)力學(xué)解耦是最有效的方法之一。該方法通過一串精心設(shè)計(jì)的微波脈沖直接作用于自旋電子，讓自旋電子反復(fù)翻轉(zhuǎn)，“感受”到的外力上下翻轉(zhuǎn)，消去電子自旋與環(huán)境中核自旋之間的耦合，保護(hù)電子自旋的量子相干性。研究人員用最多7個(gè)微波脈沖把一種叫丙二酸的材料里的電子自旋的相干時(shí)間從不足二千萬分之一秒提高到了近三萬分之一秒，這個(gè)時(shí)間已經(jīng)能夠滿足一些量子計(jì)算任務(wù)的需要，為用固態(tài)材料研制出能在室溫下使用的量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

（摘自 《科技日?qǐng)?bào)》）