科技媒體 scitechdaily 昨日（8 月 28 日）報(bào)道，阿爾托大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，發(fā)現(xiàn)了量子比特的熱能損耗，從而揭示了量子計(jì)算機(jī)中超導(dǎo)量子比特相干性損耗的問題。
相干性
相干性指的是量子比特保持量子態(tài)的能力，不受環(huán)境干擾。
相干性的喪失被稱為相干性損耗或退相干，這會(huì)導(dǎo)致量子計(jì)算的錯(cuò)誤，保持量子比特的相干性是構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)面臨的主要工程挑戰(zhàn)之一。
測(cè)量超導(dǎo)質(zhì)子相干損耗
阿爾托大學(xué)物理學(xué)家聯(lián)合國(guó)際團(tuán)隊(duì)，通過理論和實(shí)驗(yàn)證明，超導(dǎo)量子比特相干性損失可以直接測(cè)量為固定量子比特的電路中的熱耗散。
最先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)和超靈敏探測(cè)器的核心是超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)（superconducting Josephson junctions），它是量子比特的基本要素，顧名思義，這些量子比特及其電路是非常高效的導(dǎo)電體。
量子比特中的熱耗散
阿爾托大學(xué)皮克研究小組的博士后研究員、本研究的第一作者巴揚(yáng) 卡里米（Bayan Karimi）說：“盡管在制造高質(zhì)量量子比特方面取得了快速進(jìn)展，但仍有一個(gè)重要問題尚未解決：熱耗散是如何發(fā)生的，在哪里發(fā)生？”
阿爾托大學(xué)教授 Jukka Pekola 補(bǔ)充說：“基于我們小組在量子熱力學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，我們已經(jīng)開發(fā)了長(zhǎng)期測(cè)量這種損耗的方法”。
物理學(xué)家們?cè)谀捔孔釉O(shè)備相關(guān)技術(shù)的競(jìng)賽中不斷推動(dòng)更高效的量子比特，這些新數(shù)據(jù)讓研究人員能夠更好地了解量子比特是如何衰變的。
在量子計(jì)算方面，具有更長(zhǎng)相干時(shí)間的量子比特可以進(jìn)行更多操作，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)典計(jì)算環(huán)境中無法實(shí)現(xiàn)的更復(fù)雜計(jì)算。
超導(dǎo)量子比特的相干性損耗可以通過直接測(cè)量承載量子比特的電路中的熱耗散來進(jìn)行觀察。
他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中觀察了調(diào)整單個(gè)約瑟夫森結(jié)處電壓的影響，然后通過在該結(jié)旁邊放置一個(gè)超靈敏的熱吸收器，使他們能夠在最高 100GHz 的寬頻率范圍內(nèi)被動(dòng)測(cè)量該結(jié)在每次相變時(shí)發(fā)出的微弱輻射。
該研究小組的理論工作是與馬德里大學(xué)的同事合作完成的。該研究成果于 8 月 22 日發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）雜志上。 
