據最新一期《科學進展》報道，美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室和芝加哥大學的科學家取得了量子科學研究的重大突破：他們(men) 能夠按需讀出量子位，並將量子態保持完整超過5秒，從(cong) 而創下新紀錄。此次的量子位由易於(yu) 獲得的碳化矽材料製成，碳化矽目前廣泛用於(yu) 燈泡、電動汽車和高壓電子設備中。

　　“在這樣的時間尺度上保存量子信息並不常見。”項目首席研究員、阿貢國家實驗室高級科學家大衛·奧沙洛姆說，“5秒鍾的時間足以向月球發送光信號並實現返回。即使在繞地球近40圈之後，這種光仍能正確反映量子位的狀態，這就為(wei) 製造分布式量子互聯網鋪平了道路。”

　　對於(yu) 半導體(ti) 量子位，典型的讀出方法是用激光尋址量子位並測量其反射回來的光，但這個(ge) 過程需要非常有效地檢測光子。研究人員此次使用精心設計的激光脈衝(chong) ，根據其初始量子態（0或1）將單個(ge) 電子添加到其量子位中。

　　研究人員稱，反射的光反映了電子存在與(yu) 否，且信號幾乎增加了10000倍。“通過將脆弱的量子態轉化為(wei) 穩定的電子電荷，我們(men) 可以更輕鬆地進行狀態測量。通過信號增強，我們(men) 每次檢查量子位處於(yu) 什麽(me) 狀態時，都可獲得更為(wei) 可靠的答案。這種類型的測量稱為(wei) ‘單次讀出’，有了它，我們(men) 可以解鎖相當多的實用型量子技術。”

　　借助單次讀出方法，科學家們(men) 還可使量子態盡可能持久，而在以往，量子位很容易因為(wei) 環境中的噪聲而丟(diu) 失信息。

　　研究人員為(wei) 此培養(yang) 了高度純化的碳化矽樣品，這些樣品減少了會(hui) 幹擾其量子位功能的背景噪聲。然後通過對量子位施加一係列微波脈衝(chong) ，就延長了量子位保存信息的時間。

　　該論文共同第一作者、芝加哥大學的克裏斯·安德森說：“這些脈衝(chong) 通過快速翻轉量子態，將量子位與(yu) 噪聲源和錯誤解耦。每個(ge) 脈衝(chong) 就像按下量子位上的撤銷按鈕，消除脈衝(chong) 之間可能發生的任何錯誤。”

　　研究人員表示，通過創建一個(ge) 可在普通電子設備中製造的量子位係統，未來有望使用可擴展且具有成本效益的技術，為(wei) 量子領域的創新開辟一條新途徑。（記者張夢然）