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消噪耳機給靈感 MIT團隊提升量子比特穩定時間
明日科學
發布於 10 個月前

研究人員長期尋求方法讓量子比特(qubits)保持更長時間的量子狀態,這對於製作量子傳感器和陀螺儀等裝置至關重要。現在,麻省理工學院(MIT)的物理學家團隊取得了重大突破。他們的創新技術稱為「不平衡回音」,其靈感來源於消噪耳機的原理,可大幅增加核自旋量子比特相干時間(Quantum Bit Coherence Time)。

什麼是量子比特(一種在量子計算中使用的信息單位)相干時間? 它可以保持它的量子特性或狀態的時間長短。在量子計算和其他量子技術中,延長這個時間是非常重要的,因為它可以幫助提高系統的性能和準確性。

該研究首席作者,同時也是麻省理工學院的博士研究員郭王清表示:「我們甚至可以將這一時間延長幾百甚至幾千倍。如果我們能夠描述這些噪音源,我們就可以抵消它們。」

特定聲頻 過濾噪音

消噪耳機的原理。圖/HONOR)

消噪耳機通過捕捉外部噪音,並產生一個相位相反的聲波來抵消這些噪音,從而創建一個相對寧靜的聽覺空間。同樣地,不平衡回音技術也利用特定的聲頻來過濾系統中的噪音,從而延長核自旋量子比特的一致性時間。具體而言,研究團隊找到了一種可以利用噪音抵消核電子交互作用影響的方法,將一致性時間從150微秒延長到3毫秒。

該研究已經在《物理化學快報》(Journal of Physical Chemistry Letters)上發表,並受到了行業內其他專家的高度評價。美國加利福尼亞大學伯克利分校的教授Dmitry Budker認為,這項研究將對未來的量子設備研究產生巨大影響。

該研究還提出了一種新的理論,即溫度異質性誘導的失相,與材料性質有關。根據他們早期的論文,如果能夠了解這些交互作用如何受到熱量的影響,他們將能夠抵消這種影響,從而延長系統的一致性時間。

此項工作的一大創新之處是使用不同的交互作用噪音來相互抵消,這使得能夠高度選擇性地取消噪音。這種技術不僅可以用於製作更高效的量子傳感器和陀螺儀,還可以應用於其他領域,例如檢測微小的溫度變化、電動車的電流檢測以及非破壞性的結構健康評估等。此外,它還可以用於生物學領域,繪製神經活動的電磁場圖,有助於更深入地理解生物過程。研究團隊計劃繼續深入研究這種技術,目的是進一步增加一致性時間,並開闢更多的應用領域。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com

參考論文:

1.Characterizing Temperature and Strain Variations with Qubit Ensembles for Their Robust Coherence Protection.Physical Review Letters

延伸閱讀:
1.「惡魔」捕獲 物理學家確認67年前預測的無質量、中性複合粒子

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