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新型量子比特運行無需外部磁場

2024-10-19 08:53:00

來源:科技日報

原標(biāo)題:新型量子比特運行無需外部磁場

科技日報北京10月18日電 (記者張佳欣)據(jù)最新一期《自然通訊·材料》雜志報道,一個由日本國家信息與通信技術(shù)研究所(NICT)和名古屋大學(xué)等機(jī)構(gòu)組成的團(tuán)隊,開發(fā)出了世界上首個無需外部磁場即可運行的超導(dǎo)通量量子比特。傳統(tǒng)上,超導(dǎo)通量量子比特需要依靠大型線圈或通量線提供的外部磁場才能工作,而這款新型量子比特利用了鐵磁約瑟夫森結(jié)(π結(jié)),從而可在沒有磁場的情況下運作。這為高性能量子計算機(jī)的發(fā)展提供了新的可能性。

在眾多類型的量子比特中,超導(dǎo)量子比特的量子態(tài)比較容易操控,因此廣受科學(xué)家青睞。這些量子比特的核心組件是π結(jié),它對于控制量子比特的操作至關(guān)重要。

當(dāng)前,傳輸子量子比特非諧性低,在大量集成時會面臨頻率擁擠的問題。相比之下,采用3個π結(jié)且具有較高非諧性的通量量子比特能夠緩解這類問題。然而,通量量子比特的擴(kuò)展受到限制,因為它們依賴于外部線圈提供必要的磁通量。這不僅可能引入噪聲,還需要額外的控制線路。

為了克服這一難題,團(tuán)隊將硅基氮化物超導(dǎo)量子比特技術(shù)與鐵磁約瑟夫森器件相結(jié)合,創(chuàng)造了一種帶有π結(jié)的通量量子比特。這種π結(jié)能夠在不使用外部磁場的情況下產(chǎn)生180度相位偏移,使得量子比特能在最優(yōu)條件下獨立運行。

團(tuán)隊表示,這項創(chuàng)新減少了噪聲干擾,簡化了電路設(shè)計,并促進(jìn)了量子比特的大規(guī)模集成。盡管該量子比特的相干時間僅為1.45微秒,比之前某些相位量子比特提高了360倍,但仍短于無π結(jié)的傳統(tǒng)通量量子比特。不過,消除對外部磁場的需求標(biāo)志著向更加高效和經(jīng)濟(jì)的量子技術(shù)邁進(jìn)了一大步。

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