首個(gè)可操控機(jī)械量子比特創(chuàng)建

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員成功創(chuàng)建出首個(gè)可操控的機(jī)械量子比特，其能以穩(wěn)態(tài)、振動(dòng)或兩者疊加的狀態(tài)保存信息。研究人員表示，機(jī)械量子比特“壽命”更長，為探測引力波等其他量子比特?zé)o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(xué)》雜志。

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

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

隨后，他們將兩個(gè)晶體堆疊起來，并調(diào)節(jié)超導(dǎo)量子比特的振蕩電流，使其頻率與機(jī)械振子的頻率略微不同，導(dǎo)致超導(dǎo)量子比特的量子態(tài)與機(jī)械振子的量子態(tài)輕微融合，且融合態(tài)的能量不會(huì)均勻分布。他們將融合系統(tǒng)的兩個(gè)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(gè)相干時(shí)間長于其他類型量子比特的機(jī)械量子比特。

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

不過，研究人員也坦言，這一機(jī)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(jī)械量子比特實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。圖片來源：瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院

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