美國芝加哥大學、阿貢國家實驗室和英國劍橋大學科學家合作發明了一種新方法，通過“拉伸”金剛石薄膜，創造出了可顯著降低設備運行成本且更易實現高保真控制的量子比特。相關論文發表于11月29日出版的《物理評論X》雜志。

       通過“拉伸”鉆石薄膜，科學家創造出更“物美價廉”的量子比特。

       圖片來源：《物理評論X》雜志

       量子比特具有獨特的性質，但在其廣泛應用之前，還要克服許多重大挑戰，其中之一在于沿著量子網絡傳遞信息的“節點”。組成這些節點的量子比特對熱量和振動非常敏感，因此科學家必須將它們冷卻到極低溫度才能工作。目前最有前途的“節點”由鉆石制成，這些量子比特能在相對較長的時間內保持量子糾纏的能力，但要做到這一點，它們必須被冷卻到接近絕對零度。

       在最新研究中，科學家發現，如果在熱玻璃上沉積一層鉆石薄膜，就可在分子水平上拉伸鉆石。這是因為隨著玻璃冷卻，其收縮速度比鉆石慢，從而略微拉伸了鉆石的原子結構。這種拉伸雖然只讓原子之間分開極小距離，但對材料的行為將產生巨大影響。

       首先，量子比特可在4K（-269.15℃）的溫度下保持相干性，盡管這溫度仍然很低，但不需要非常專業的設備來實現，基礎設施和運營成本降低了一個數量級。其次，這種變化也使利用微波控制量子比特成為可能，以前科學家輸入信息和操縱系統時會引入噪音，降低系統的保真度，但使用新系統及微波，保真度提高到99%。

       研究人員指出，通過延長相干時間和可行的微波量子控制相結合，新技術可顯著提高量子網絡系統的運行溫度，使其運行所需資源大大減少。