中新社合肥十月二十九日電 (蔣家平 吳蘭)記者二十九日從中國科技大學(xué)獲悉，該校微尺度科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室杜江峰教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組和香港中文大學(xué)劉仁保教授合作，通過電子自旋共振實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在國際上首次通過固態(tài)體系實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)動力學(xué)解耦，使得量子計(jì)算機(jī)的問世成為可能。

　　據(jù)介紹，將量子力學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合并實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算是人類的一大夢想。量子計(jì)算的本質(zhì)就是利用量子的相干性，而在現(xiàn)實(shí)中由于環(huán)境不可避免地會對量子系統(tǒng)發(fā)生耦合干擾，使量子相干性隨時(shí)間衰減發(fā)生消相干，計(jì)算任務(wù)無法完成。因此為使量子計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)，首要急需解決的問題就是克服消相干。

　　杜江峰教授介紹說，以分解五百位的自然整數(shù)為例，目前最快的計(jì)算機(jī)需要用幾十億年才能完成，而用量子計(jì)算機(jī)，同樣的重復(fù)頻度，一分鐘就可以解決。但量子計(jì)算如同人類思考問題需要一定時(shí)間。其時(shí)間長短取決于量子的相干性，相干性保持時(shí)間越長，量子計(jì)算機(jī)就可以處理復(fù)雜程度更高、難度更大的信息。因此，提高量子相干性，對提高量子計(jì)算機(jī)的能力十分關(guān)鍵。

　　為保持量子相干性，物理學(xué)家提出很多種方法，其中，最優(yōu)動力學(xué)解耦是最有效的方法之一。杜江峰教授介紹說，最優(yōu)動力學(xué)解耦方法就是通過一串精心設(shè)計(jì)的微波脈沖直接作用于自旋電子，讓自旋電子反復(fù)翻轉(zhuǎn)，“感受”到的外力上下翻轉(zhuǎn)，消去電子自旋與環(huán)境中核自旋之間的耦合，保護(hù)電子自旋的量子相干性。

　　經(jīng)過多年努力，杜江峰研究小組已成功建立目前中國國內(nèi)唯一可以同時(shí)操控電子和核自旋的實(shí)驗(yàn)平臺。研究人員用最多七個微波脈沖把一種叫丙二酸的材料里的電子自旋的相干時(shí)間從不足二千萬分之一秒延長到了近三萬分之一秒，這個時(shí)間已能夠滿足一些量子計(jì)算任務(wù)的需要。研究顯示，即使在常溫下，這樣的方案也是可以工作的，這為用固態(tài)材料研制出能在室溫下使用的量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

　　研究人員認(rèn)為，一旦實(shí)際固態(tài)體系的各種退相干機(jī)制被人們所完全了解，高精度的相干控制將更加容易，距離量子計(jì)算機(jī)的真正實(shí)現(xiàn)也不再遙遠(yuǎn)。

　　據(jù)悉，該成果發(fā)表于十月二十九日出版的國際權(quán)威雜志《自然》上。審稿人認(rèn)為“該工作有效地保持了固態(tài)自旋比特的量子相干性，對固態(tài)自旋量子計(jì)算的真正實(shí)現(xiàn)具有極其重要的意義”。(完)