【合肥日报】“量子侠侣”发布重要成果 利用“合肥造”高端科学仪器极大提高量子计算能力

来源:合肥日报发布时间:2021-03-25

  本报讯 没有花前月下,却有“量子学霸”,科研界CP发糖竟是如此甜蜜!近日,来自合肥的一对“量子侠侣”圈粉海内外,他们分别以第一、第三作者的身份发布了一项重要科研成果——基于国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100的观测结果,将量子比特的相干时间提高至1.4毫秒,量子比特的品质因数提升了40倍。

自主高端科学仪器发力

  中国科技大学博士研究生代映秋作为论文第一作者,实验过程中所用到的X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100正是她未婚夫石致富博士主要参与设计的,该成果发布于国际学术媒体《Physics World》上。

  “在研究过程中,国仪量子自主研制的电子顺磁共振谱仪起到至关重要的作用。”石致富告诉记者,传统的商用科学仪器,受到放大器的相位稳定性、最大脉冲个数等参数的影响,不能满足实验方案的需求。

  于是,科研团队在已有的EPR谱仪技术基础上进行改进,自主研制完成任意序列发生器、微波脉冲放大器等部件,完成全新的、符合实验要求的X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪。

  最终,仪器可以生成10000个以上、精度为50ps的高精度脉冲序列,产生高相位稳定性、高强度的微波脉冲作用到量子比特上,完成该工作。

  据悉,EPR100是中国首款商用电子顺磁共振谱仪,仪器研发技术源自于中国科学技术大学微观磁共振重点实验室。

极大提高量子计算能力

  量子计算已成为一种革命性技术,利用量子的叠加和纠缠特性,量子计算机在一些特定的科学问题上,只需短短几秒,就可以完成经典计算机几年都无法完成的计算任务。而且,量子比特的相干时间越长,量子计算的性能就越强。

  为了延长相干时间,来自中国科大的研究团队将过渡金属配位化合物(PPh4)2[Cu(mnt)2]的电子自旋作为量子比特,在X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100上,应用微波脉冲对分子量子比特的量子态进行“翻转”,在特定的时间内平均掉特定的耦合产生的效果。

  他们的研究使得该量子比特的相干时间从6.8 µs延长到1.4 ms,这个时间理论上可以支持14.5万次基本逻辑运算。而被称作量子比特的“品质因数”(即相干时间与操控时间之比)提升了40倍。

  代映秋介绍,这项研究成果意义重大,不仅可以极大地提高量子计算的能力,在磁性生物医学成像和量子传感领域也可以得到广泛应用。

  (刘乐芳 记者 黎静)

《合肥日报》(2021年03月25日)

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