據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月3日報道，美國哈佛大學(xué)的一個科學(xué)家團隊在室溫下創(chuàng)建出量子比特，存儲信息可近兩秒鐘，較早期的系統(tǒng)壽命增加了幾乎6個數(shù)量級，再創(chuàng)新紀(jì)錄。此項工作潛在的應(yīng)用包括量子計算機最終的功能建設(shè)。該研究結(jié)果發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上。

       如何在室溫下的固態(tài)系統(tǒng)中創(chuàng)建出量子位或量子比特的關(guān)鍵基礎(chǔ)，是長久以來量子計算的挑戰(zhàn)之一。相比之下，目前大多數(shù)系統(tǒng)依靠復(fù)雜和昂貴的設(shè)備在真空中捕獲單個原子或電子，然后整個系統(tǒng)要冷卻到接近絕對零度。該團隊由哈佛大學(xué)物理學(xué)教授米哈伊爾·盧金率領(lǐng)，包括研究生格奧爾格和彼得·毛雷爾和博士后研究員克里斯汀·拉塔。他們表示已經(jīng)突破了這個問題，在操作中轉(zhuǎn)向采用地球上最純凈的原料之一——鉆石。

       盧金說：“我們已然能夠?qū)崿F(xiàn)控制這種前所未有的量子比特。在室溫下可以對其進行很高效率和保真度的測量。可以在其中編碼數(shù)據(jù)，并可以在一個相對長的時間內(nèi)存儲。相信這項工作只限于是技術(shù)問題，所以看起來將其壽命提高到小時范圍是可行的。在這一點上，它在現(xiàn)實中產(chǎn)生很多應(yīng)用將成為可能。”

       對于量子計算機的實際應(yīng)用，在研究人員的設(shè)想中包括“量子現(xiàn)金”，即銀行交易和信用卡支付系統(tǒng)依賴于對量子比特的編碼來阻撓貨幣造假；量子網(wǎng)絡(luò)，即使用量子比特傳輸數(shù)據(jù)的高度安全的系統(tǒng)通信方式。

       這次突破性研究的基礎(chǔ)，是幾年前研究人員在氮空穴（NV）中心發(fā)現(xiàn)實驗室生長鉆石在原子尺度的雜質(zhì)以單個原子相同的方式表現(xiàn)。像單個原子一樣，每個中心擁有自旋，這類似一個條形磁鐵，可以被極化。使用激光，研究人員不僅能夠控制自旋，還能夠在它隨著時間變化時，探測其方向。

       研究人員采用實驗室培養(yǎng)的鉆石中的雜質(zhì)創(chuàng)造量子比特，使信息存儲接近兩秒鐘。具體地說，晶體中的碳13原子包含一個原子核的自旋，盡管很弱，但NV中心受到這些自旋的相互作用導(dǎo)致其生命周期很短。解決的辦法是首先削減NV中心和晶體中的碳13原子之間的連接。使用大量的激光，以能夠有效地保持NV中心主導(dǎo)，防止其與碳原子相互作用。然后，用一組特定的無線電頻率脈沖轟擊金剛石晶體，抑制碳13原子和附近的原子之間相互作用。如此便可以擴展量子比特的壽命，并保持較長時間的數(shù)據(jù)儲存。最終的結(jié)果是，研究人員能夠把相干時間從毫秒推進到近兩秒。