光子盒研究院出品 在量子计算领域，研究人员仍在努力解决如何轻松读取量子比特中保存的信息，以及增加量子信息保存的时间(量子比特的相干时间)，后者通常被限制在微秒或毫秒内。 美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学的一组研究人员实现了两项重大突破，以克服量子系统的这些共同挑战。 他们能够按需读出他们的量子比特，然后完整保持量子态5秒钟以上——这是这类设备的新记录 。此外，研究人员的量子比特是由一种叫做碳化硅的易于使用的材料制成的，这种材料广泛存在于灯泡、电动汽车和高压电子设备中。 阿贡国家实验室高级科学家、Q-NEXT量子研究中心主任、芝加哥大学分子工程和物理学Liew家族教授、该项目的首席研究员David Awschalom说：＂在人类的时间尺度上保存量子信息是不常见的，五秒钟足够向月球发出光速信号并返回。即使在环绕地球近40圈后，这种光仍将正确地反映量子比特状态——为制造分布式量子互联网铺平了道路。＂ 通过创建一个可以在普通电子设备中制造的量子比特系统，研究人员希望使用一种既可扩展又具有成本效益的技术，为量子创新开辟一条新的途径。 该论文的第一作者之一、芝加哥大学研究生Elena Glen说：＂这基本上把碳化硅带入了量子通信平台的前沿。这很令人兴奋，因为它很容易扩大规模，因为我们已经知道如何使用这种材料制造有用的设备。＂ 研究结果发表在2月2日的《科学进展》[1]杂志上。 实验中使用的芯片由碳化硅制成，碳化硅是一种廉价且常用的材料。 研究人员的第一个突破是使碳化硅量子比特更容易读取。 每台计算机都需要一种方法来读取编码成比特的信息。对于半导体量子比特，正如该团队的量子比特一样，典型的读出方法是用激光寻址量子比特，并测量发射回来的光。然而，这一过程具有挑战性，因为它需要非常有效地探测单光子。 而在这项工作中，研究人员使用精心设计的激光脉冲，根据量子比特的初始量子态(0或1)向其量子比特中添加一个电子。然后使用激光读出量子比特——和以前一样的方式。 量子态的控制和读出 Glen说：＂现在，发射的光反映了电子的存在或不存在，而且信号是原来的1万倍。通过将脆弱的量子态转换成稳定的电子电荷，我们可以非常容易地测量这些状态。 有了这种信号增强，每次我们检查量子比特处于什么状态时，都可以得到一个可靠的答案。 这种测量被称为‘单次读出’，有了它，我们可以解锁许多有用的量子技术。＂ 有了单次读出方法，科学家们可以专注于使他们的量子态尽可能持久——这对量子技术来说是一个严峻的挑战，因为量子比特很容易因为环境中的噪声而丢失信息。 研究人员培育了高纯度的碳化硅样品，降低了干扰量子比特功能的背景噪声。然后，通过向量子比特施加一系列微波脉冲，他们延长了量子比特保存量子信息的时间，即＂相干性＂。 该论文的第一作者之一、芝加哥大学的Chris Anderson说：＂这些脉冲通过快速翻转量子态将量子比特与噪声源和错误解耦。每个脉冲就像按下我们量子比特上的撤销按钮，擦除脉冲之间可能发生的任何错误。＂ 研究人员认为，更长的相干时间都是可能的。延长相干时间会产生重大影响，比如未来量子计算机可以处理多复杂的操作，或者量子传感器可以检测到多小的信号。 Anderson说：＂ 例如，这个新的记录时间意味着，在我们的量子态被扰乱之前，我们可以执行超过1亿次量子操作。 ＂ 测得相干时间最高值为5.3 1.3秒，比之前这类系统提高了两个数量级。 科学家们还看到了他们开发的技术的多种潜在应用。Glen 说：＂执行单次读出的能力开启了一个新的机会：利用碳化硅量子比特发射的光来帮助开发未来的量子互联网。像量子纠缠这样的基本操作，一个量子比特的状态可以通过读出另一个量子比特的状态来知道，这在碳化硅系统中已经实现了。＂ Anderson说：＂我们基本上做了一个转换器，把量子态转换到电子领域，这是经典电子学的语言，就像你智能手机里的东西一样。我们希望创造出对单电子敏感的新一代器件，同时也能容纳量子态。碳化硅可以做到这两点，这就是为什么我们认为它真的有前途。＂ 参考链接： [1]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm5912 [2]https://phys.org/news/2022-02-quantum-states-seconds.html
为啥6600万年前小行星碰撞地球时鳄鱼的祖先能幸存？6600万年前，导致恐龙灭绝的一颗小行星碰撞地球，当天地球遍布野火海啸，上空笼罩着巨大硫磺云，地球瞬间变成恐怖的炼狱科学家表示，小行星碰撞水下陨坑内部残留的最新岩石样本证实了这个猜迈向更广阔的星辰大海来源新华网新华社北京12月10日电题迈向更广阔的星辰大海写在长征系列运载火箭第400次发射之际新华社记者胡喆从无到有从小到大由弱向强，从第1次到第400次，中国航天迈向更广阔的星辰王亚平太空是深邃的黑色！揭露太空原貌，跟NASA照片差很大？期待已久的中国空间站第一堂太空课如约而至，王亚平翟志刚和叶光富三位神舟十三号航天员为地球上的大家，上了一堂生动有趣的太空课。这是自8年前神舟十号的首次太空授课后，王亚平再一次开展太科学家唯一确定有生命存在的行星，格利泽581g，它有何特别之处？文科普时分编辑科普时分这是科学家唯一断定百分百存在生命的星球人类很可能发现了太阳系之外的一个超级地球。凭什么科学家敢确定格利泽581g行星上一定有生命存在？要知道科学家在此前对于某葛利普与李四光发表中国最早的古生物化石研究论文在中国搞古生物化石研究的学者，应该不会忘了1923年，因为在1923年中国古生物学研究开始真正起步了，首先，1923年11月中国人民的老朋友曾经在中国工作几十年并最终安葬在中国的葛人类是地球自然进化的产物？还是外星人的小白鼠！？壹地球上是先有鸡还是先有蛋？人类是如何出现在地球的？这些儿时津津乐道的话题却是在科学界众说纷纭。进化论可以诠释地球所有生物的进化概念和进化方向吗？别急，跟着空空一起从多方面探究地球已南极海冰变化成解开全新世温度谜题关键距今约一万年以来的现代间冰期（全新世）是否存在一个大暖期还是持续变暖？这一地质记录和气候模拟差异的全新世温度谜题是古气候学界乃至整个气候学界最为热门的研究课题之一。近日，中国科学院太阳系银河系为什么都是扁平的？以我们现在对宇宙的认知，一般质量大的天体都是球形儿。天体系统无论大小，似乎都遵循着一个规律，都是在扁平的空间里围绕着质心旋转。那么宇宙空间是立体的，为什么他们不是在球形的空间里围绕你知道地球46亿年经历了怎样的变化吗？你知道地球46亿年经历了怎样的变化吗？首先，我们先把时间调回到46亿年前，地球刚刚诞生的时候，那时候一片空无没有生机。地球表面是高达5000度的高温，类似于太阳，里面没有一丝生命。太科幻，中国打造太空核反应堆，比美国先进，未来可供月球基地用图为核反应堆随着科技的不断发展，人类进入太空探索阶段，探索月球和火星是全世界都关注的事情，目前，在太空中使用的电能主要是由太阳能电池板转化成的，而太阳能电池板只有在太阳光线强烈的地地球的邻居土卫二宇宙寒冰射手，冰泉喷射时速可达600千米，因为几乎没有引力束缚，冰柱高达数千千米，一些冰晶落回地表，其余直达土星周围，形成一整个土星E环。木卫一艾奥浑身是疤，每个熔岩湖有5。