我国科研人员刷新单量子比特相干时间世界纪录

记者从清华大学获悉，该校交叉信息研究院量子信息中心副教授金奇奂带领的“离子阱量子计算研究组”实现了拥有超过10分钟相干时间的单量子比特储存，这是目前为止单量子比特相干时间的世界纪录，将之前的世界纪录提高了10倍。该工作的研究论文《相干时间超过10分钟的单量子比特储存》于9月25日发表于《自然·光子学》（论文链接）。

记者了解到，虽然早在20年前就有科学家在离子系综系统（“系综”指一些各自独立的系统的集合，笔者注）中观察到了相近的相干时间，近期在固体系综系统中也观察到了更长的相干时间，但此项研究工作是第一次在单量子系统中观察到如此长的相干时间。

该实验结果明确地展示了量子信息储存技术的可行性，这成为量子计算机（尤其是基于离子阱的量子计算机）相关研究的重要组成部分。

目前，离子阱技术是最接近实现大型量子计算机的技术之一。离子阱量子计算机架构由量子储存区域和量子操作区域组成，并通过移动离子来实现两个区域的连接。金奇奂研究组的成果将成为实现量子储存区域最为关键的技术。同时，由于离子光子纠缠过程具有不确定性，为了保证足够小的误差，需要很长相干时间的离子进行操作，因此该成果也成为利用离子光子纠缠实现量子网络的关键技术之一。

值得一提的是，对单量子比特的相干操作和量子态探测是现今量子信息技术中最重要的基础技术。只有拥有了对单量子比特完整操作能力，才能够实现量子信息的储存、操作和读取。科学家们经过二十多年探索和实验才慢慢掌握了在单量子比特级别实现相干操作和量子态探测的技术。

该研究得到国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金支持。本项研究工作的第一作者为量子信息中心博士生汪野，共同通讯作者为出站博士后廉茶铉和金奇奂。