量子领域新突破：量子比特如何损耗能量方式被揭示

　　科技媒体 scitechdaily 昨日(8 月 28 日)报道，阿尔托大学科研团队通过简单的实验装置，发现了量子比特的热能损耗，从而揭示了量子计算机中超导量子比特相干性损耗的问题。

　　相干性

　　相干性指的是量子比特保持量子态的能力，不受环境干扰。

　　相干性的丧失被称为相干性损耗或退相干，这会导致量子计算的错误，保持量子比特的相干性是构建量子计算机面临的主要工程挑战之一。

　　测量超导质子相干损耗

　　阿尔托大学物理学家联合国际团队，通过理论和实验证明，超导量子比特相干性损失可以直接测量为固定量子比特的电路中的热耗散。

　　最先进的量子计算机和超灵敏探测器的核心是超导约瑟夫森结(superconducting Josephson junctions)，它是量子比特的基本要素，顾名思义，这些量子比特及其电路是非常高效的导电体。

　　量子比特中的热耗散

　　阿尔托大学皮克研究小组的博士后研究员、本研究的第一作者巴扬 卡里米(Bayan Karimi)说：“尽管在制造高质量量子比特方面取得了快速进展，但仍有一个重要问题尚未解决：热耗散是如何发生的，在哪里发生?”

　　阿尔托大学教授 Jukka Pekola 补充说：“基于我们小组在量子热力学方面的专业知识，我们已经开发了长期测量这种损耗的方法”。

　　物理学家们在磨炼量子设备相关技术的竞赛中不断推动更高效的量子比特，这些新数据让研究人员能够更好地了解量子比特是如何衰变的。

　　在量子计算方面，具有更长相干时间的量子比特可以进行更多操作，从而实现经典计算环境中无法实现的更复杂计算。

　　超导量子比特的相干性损耗可以通过直接测量承载量子比特的电路中的热耗散来进行观察。

　　他们在实验中观察了调整单个约瑟夫森结处电压的影响，然后通过在该结旁边放置一个超灵敏的热吸收器，使他们能够在最高 100GHz 的宽频率范围内被动测量该结在每次相变时发出的微弱辐射。

　　该研究小组的理论工作是与马德里大学的同事合作完成的。该研究成果于 8 月 22 日发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志上。