量子运算再次出现突破: 让系统稳定性提升10倍

画家印象中的磷(PHOSPHORUS)原子聚集在硅晶体内，并且藉由震荡的电磁场保持稳定。

量子运算在未来的几十年将会创造出资讯革命，但在此之前还有很多障碍需要解决，其中一个是量子位元(quantum bit，qubit)的稳定度，而一项新突破提供了迈向目标重要的一步。

来自澳洲新南威尔斯大学(University of New South Wales)的研究人员创造出一个新的"打扮过(dressed)"的量子位元(qubit)，比之前的量子位元稳定10倍。这项进展允许量子电脑有更长的计算时间。

首席作者Arne Laucht在一份声明中说：“我们创造出一个新的量子位元，一个单独旋转的电子与强大的电磁场合并在一起。”

“比起单独的电子，这个量子位元更容易变动而且寿命更长，并且将允许我们做出更稳定的量子电脑。”

发表于自然通讯期刊(Nature Communications)的研究，着手处理电脑世界的一项量子力学核心应用。量子电脑之所以能够快，是由于一种被称为重叠(superposition)的特性，不同的状态都在同一时间被处理。不幸的是，由于与物质和光的交互作用，重叠会很快地消失。

研究小组领导人Andrea Morello补充：“使用量子物质来做运算的最大障碍是要能保持脆弱的重叠状态够久，以便于能够执行有效的计算。”

为了要维持量子系统的稳定，他们在硅晶片里放置磷原子。这个原子被放在微波频率的一个持续震荡非常强烈的电磁场。通常，稳定度是依赖振福，但藉由利用频率，研究小组能够抵销随机杂讯的影响。

Morello解释：“这个新的’打扮过的量子位元’能够以多种方式来控制，不同于’未打扮的量子位元’。”

“举例来说，它能够藉由简单地调控微波场的频率来控制，就好像是调频(FM)无线电。’未打扮的量子位元 ‘反而需要调整控制场的振幅，好像是调幅(AM)无线电。”

“从某些意义来说，这是为什么打扮过的量子位元更不受杂讯的影响：量子资讯是很牢固地受到频率控制。反之，震幅则是更容易被外来的杂讯所影响。”

对运算科技的产业标准来说，量子位元被包含在硅晶片里也是很重要的，意味着利用已经在使用的制造工艺，就能够做出量子处理器。量子电脑将能够搜寻庞大的资料库、解决复杂的数学、甚至以适当的方式塑造出生物与化学反应的模型。超越当前最先进的电脑。