消噪耳機給靈感 MIT團隊提升量子比特穩定時間

研究人員長期尋求方法讓量子比特（qubits）保持更長時間的量子狀態，這對於製作量子傳感器和陀螺儀等裝置至關重要。現在，麻省理工學院（MIT）的物理學家團隊取得了重大突破。他們的創新技術稱為「不平衡回音」，其靈感來源於消噪耳機的原理，可大幅增加核自旋量子比特相干時間（Quantum Bit Coherence Time）。

什麼是量子比特（一種在量子計算中使用的信息單位）相干時間？ 它可以保持它的量子特性或狀態的時間長短。在量子計算和其他量子技術中，延長這個時間是非常重要的，因為它可以幫助提高系統的性能和準確性。

該研究首席作者，同時也是麻省理工學院的博士研究員郭王清表示：「我們甚至可以將這一時間延長幾百甚至幾千倍。如果我們能夠描述這些噪音源，我們就可以抵消它們。」

特定聲頻 過濾噪音

消噪耳機通過捕捉外部噪音，並產生一個相位相反的聲波來抵消這些噪音，從而創建一個相對寧靜的聽覺空間。同樣地，不平衡回音技術也利用特定的聲頻來過濾系統中的噪音，從而延長核自旋量子比特的一致性時間。具體而言，研究團隊找到了一種可以利用噪音抵消核電子交互作用影響的方法，將一致性時間從150微秒延長到3毫秒。

該研究已經在《物理化學快報》（Journal of Physical Chemistry Letters）上發表，並受到了行業內其他專家的高度評價。美國加利福尼亞大學伯克利分校的教授Dmitry Budker認為，這項研究將對未來的量子設備研究產生巨大影響。

該研究還提出了一種新的理論，即溫度異質性誘導的失相，與材料性質有關。根據他們早期的論文，如果能夠了解這些交互作用如何受到熱量的影響，他們將能夠抵消這種影響，從而延長系統的一致性時間。

此項工作的一大創新之處是使用不同的交互作用噪音來相互抵消，這使得能夠高度選擇性地取消噪音。這種技術不僅可以用於製作更高效的量子傳感器和陀螺儀，還可以應用於其他領域，例如檢測微小的溫度變化、電動車的電流檢測以及非破壞性的結構健康評估等。此外，它還可以用於生物學領域，繪製神經活動的電磁場圖，有助於更深入地理解生物過程。研究團隊計劃繼續深入研究這種技術，目的是進一步增加一致性時間，並開闢更多的應用領域。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com

參考論文：

1.Characterizing Temperature and Strain Variations with Qubit Ensembles for Their Robust Coherence Protection.Physical Review Letters

延伸閱讀：
1.「惡魔」捕獲 物理學家確認67年前預測的無質量、中性複合粒子