微小的磁铁可以为新的量子计算机保守秘密

　　远程magnon-magnon耦合电路示意图。在NbN共面超导谐振器电路中嵌入了两个YIG单晶球，其中微波光子介导了相干的magnon-magnon相互作用。作者：李易/阿贡国家实验室。
　　磁相互作用可能指向小型化量子装置。
　　从核磁共振成像机到计算机硬盘存储，磁性在重塑我们社会的重大发现中扮演了重要角色。在量子计算的新领域，磁相互作用可能会起到传递的作用量子信息.
　　在美国能源部（DOE）阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的最新研究中，科学家们在两个遥远的磁性装置之间实现了高效的量子耦合，这两个装置可以承载一种称为磁振子的某种磁激励。当电流产生磁场时，就会产生这些激励。耦合允许磁振子交换能量和信息。这种耦合可能有助于创造新的量子信息技术设备。
　　研究报告的作者阿贡高级科学家瓦伦丁·诺沃萨德说：＂磁振子的远程耦合是用磁系统进行量子工作的第一步，或者几乎是先决条件。＂。＂我们展示了这些磁振子在远处即时交流的能力。＂
　　这种即时通讯不需要在受光速限制的磁振子之间发送信息。它类似于物理学家所说的量子纠缠。
　　继2019年的一项研究之后，研究人员试图创造一种系统，在超导电路中，磁激励能够在一定距离内相互交流。这将使磁振子有可能形成一种量子计算机的基础。对于一个可行的量子计算机的基本基础，研究人员需要粒子被耦合并保持很长时间的耦合。
　　为了实现强耦合效应，研究人员建造了一个超导电路，并在电路上嵌入了两个小的钇铁石榴石（YIG）磁性球。这种材料支持磁振子激发，确保了磁性球的高效低损耗耦合。
　　这两个球体都与电路中的一个共享超导谐振器进行磁耦合，该谐振器的作用就像电话线一样，在两个球体之间产生强耦合，即使它们之间的距离几乎是它们直径的30倍，它们之间的距离也几乎是一厘米。
　　＂这是一个重大的成就，＂阿贡材料科学家李易说，他是这项研究的主要作者。＂在磁振子和超导谐振器之间也可以观察到类似的效应，但这次我们在两个谐振器之间进行了实验马格农没有直接交互作用的谐振器。这种耦合来自于两个球与共享超导谐振器之间的间接相互作用。＂
　　与2019年的研究相比，另一项改进涉及到磁谐振器中磁振子的更长相干性。＂如果你在山洞里说话，你可能会听到回声，＂诺沃萨德说。＂回声持续的时间越长，相干性就越长。＂
　　＂以前，我们肯定看到了磁振子和超导谐振器之间的关系，但在这项研究中，由于球体的使用，它们的相干时间要长得多，这就是为什么我们可以看到分离的磁振子相互交谈的证据。＂。
　　据李说，由于磁自旋高度集中在器件中，这项研究可能指向小型化量子器件。他说：＂微小的磁铁有可能为新的量子计算机保守秘密。＂。
　　这些磁振子装置是在阿贡纳米材料中心制造的，该中心是美国能源部科学用户办公室。