通常來說,一個人記憶力越好,他能整合、處理的信息就越多。傳說魚的記憶力只有7秒!這可能是它們沒有統治世界的原因。 在量子計算中,量子比特所能“記住"的量子狀態越久,其所能進行的計算次數也就越多。量子計算的“記憶力"就可以類比為相干時間。 什么是相干時間? 相干時間(Coherence Times)是量子比特質量的重要指標之一,它代表了量子比特可以維持疊加態的時間長度,相干時間越長,量子計算機所完成的計算就越多。 簡單來說,相干時間也是量子計算機可用于計算的“工作時間"。目前,離子阱量子計算在實現長相干上有著明顯優勢。 長相干難在哪里? 多數量子計算路線中的量子比特都極易受周遭環境(溫度、噪聲、甚至是宇宙射線)干擾,想讓他們維持長時間的疊加和糾纏狀態,就如同讓一群活潑愛動的小貓排列齊整一樣,是一件挑戰的事情。 制造出理想的量子比特也挑戰,因為存在一些物理上的限制,比如材料的性質和制造工藝會導致量子比特不良好。這就像一群乖巧的貓中間出現一只活潑的貓,甚至是狗,會極大的影響相干時間。 量子計算中的關鍵技術指標T1和T2 探討量子計算的相干時間時,我們常會關注兩個參數:T1時間和T2時間(T1 Time and T2 Time)。它們是看待量子比特工作時間的不同方式。 T1時間決定了你能在多長時間內區分量子比特的狀態1和狀態0。 當一個量子比特被激發到高能級(激發態)時,類似經典比特從0到1。在經典比特中,1態能夠比較容易的維持,但在量子比特中會在一定時間內返回到較低能態。這個時間就是能量弛豫時間。在T1時間內,量子比特會從高能態返回到低能態,即從1變回0。這意味著量子比特會失去攜帶的信息。 而T2時間則代表著能夠在疊加態中保持相位信息的時間,如果T2時間較短,比特疊加態可能會演化為另一個疊加態,甚至不再是疊加態,從而喪失了攜帶的信息。 簡而言之,T1時間和T2時間都是關于量子比特性能的時間參數,它們分別描述了量子比特在能級和相位上保持穩定性的時間。對于量子計算來說,較長的T1和T2時間是量子計算追求的目標,因為這意味著量子比特可以在較長時間內保持穩定的狀態,從而提高計算的準確性和可靠性。 不同量子計算體系的相干時間? 在不同的量子體系中,人們為了提高量子比特的"記憶力"使用了許多方法,而離子阱體系在相干時間上有著天然的優勢,并不斷刷新著單量子比特相干時間的紀錄。 離子阱量子計算中的離子通常懸浮在真空中,受到較少的外部環境擾動。相比于其他物理實現方案,離子阱的真空中離子受到的環境噪聲較弱,與環境隔離度較高。而離子本身來源于自然界,不受加工工藝和雜質的影響,這也使得離子阱量子計算能維持較長的相干時間。 近期,國儀量子離子阱量子計算平臺ION I正式交付國內某高校,用戶將基于該平臺進行量子計算、量子模擬與量子算法等領域的研究。據公開報道顯示,該平臺為臺實現商業化交付的離子阱量子計算平臺。 ION I離子阱量子計算平臺可操控比特數目2~12任意可選,單比特門保真度超99.97%,兩比特門保真度超99.7%,相干時間T2*大于100 ms。該系統可穩定離子數目超90+,一維離子阱晶體數目數小時不變云。多項核心技術指標達到國際水準。
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