新安晚報 安徽網 大皖新聞訊 近日，國際學術媒體《Physics World》產業版編輯Margaret Harris發文，“爆料”了一對來自中國合肥的“量子俠侶”——代映秋和石致富博士。原來，這對情侶最近分別以第一、第三作者的身份，發布了“基于國儀量子X波段脈沖式電子順磁共振譜儀EPR100的觀測結果”，將量子比特的相干時間提高至1.4毫秒，量子比特的品質因數提升了40倍。這一成果將促進量子科技得到更廣泛的應用。

代映秋、石致富博士正在使用EPR100進行科學研究

自主高端科學儀器發力 “量子俠侶”海外圈粉

近日，《Physics World》編輯Isabelle Dumé以《Molecular qubits stick around for longer》為題，報道了中國科學院微觀磁共振重點實驗室在分子量子比特研究方向上的最新科研成果。這一重大突破以《Experimental Protection of the Spin Coherence of a Molecular Qubit Exceeding a Millisecond》為題，在權威學術雜志《Chinese Physics Letters》進行了發表，在海內外學術圈引發廣泛關注。

中國科技大學中科院微觀磁共振實驗室博士研究生代映秋是論文第一作者，而實驗過程中所用到的X波段脈沖式電子順磁共振譜儀EPR100，正是她未婚夫石致富博士主要參與設計的。據了解，石致富同樣畢業于中國科大，目前擔任國儀量子磁共振業務線副總監。

“在研究過程中，自主研制的X波段脈沖式電子順磁共振譜儀起到至關重要的作用。”石致富說，傳統的商用科學儀器，受到放大器的相位穩定性、最大脈沖個數等參數的影響，不能滿足實驗方案的需求。于是，科研團隊在實驗室已有的EPR譜儀技術基礎上進行改進，自主研制完成任意序列發生器、微波脈沖放大器等部件，完成全新的、符合實驗要求的X波段脈沖電子順磁共振譜儀。“最終儀器可以生成10000個以上、精度為50ps的高精度脈沖序列，產生高相位穩定性、高強度的微波脈沖作用到量子比特上，圓滿完成該工作?！?/p>

石致富還透露，去年向代映秋求婚的時候，代映秋說要等到博士畢業，“現在這篇論文發表之后，她距離撥穗時刻就更近了?！?/p>

延長相干時間 量子科技將獲更廣泛應用

近年來，量子計算已經成為一種革命性技術，利用量子的疊加和糾纏特性，量子計算機在一些特定的科學問題上，只需要短短幾秒就可以完成經典計算機幾年都無法完成的計算任，并且量子比特的相干時間越長，量子計算的性能就越強。

X波段脈沖式電子順磁共振譜儀EPR100

然而，量子體系處于環境中，不可避免地與振動、溫度波動、電磁波等環境產生相互作用，導致量子體系的相干信息向環境中流失（通常稱為“退相干”），破壞長時間的量子計算過程，極大地限制了復雜量子任務的實現，困擾無數研究量子技術的科學家。因此，減小量子比特與環境之間的相互作用所引起的退相干至關重要。

據了解，目前用作量子比特的常見候選體系有光學系統、超導、離子陷、固體材料缺陷和量子點等。磁性分子的電子自旋是一種新興的量子計算體系，與其他體系相比，該量子比特可以通過化學合成的方法較為輕易地調控、修飾分子結構，且可以大量合成，規則排布以創建量子線路也相對容易。

然而，和其他的量子比特一樣，該量子比特的疊加態也很脆弱。雖然科學家們已經采用抗磁化合物稀釋、合成時增強分子的剛性、各向同性純化等方法來減小環境噪聲對磁性分子量子比特相干的影響，但是目前為止，此類分子量子比特的相干時間也未超過1ms。

為了延長相干時間，來自中國科學技術大學的研究團隊將過渡金屬配位化合物(PPh4)2[Cu(mnt)2]的電子自旋作為量子比特，在X波段脈沖式電子順磁共振譜儀EPR100上，應用微波脈沖對分子量子比特的量子態進行“翻轉”，在特定的時間內平均掉特定的耦合產生的效果。他們的研究使得該量子比特的相干時間從6.8 μs延長到1.4 ms，這個時間理論上可以支持14.5萬次基本邏輯運算。而被稱作量子比特的“品質因數（即相干時間與操控時間之比）”，比之前報告的數值提升了40倍。

據介紹，該工作采用微波脈沖序列操控的方法與傳統的方法相比，不需要對分子進行特殊的修飾，保留了其他自旋作為量子比特資源被利用的可能性。因此，這項研究成果不僅可以極大地提高量子計算的能力，在磁性生物醫學成像和量子傳感領域也可以得到廣泛應用。

新安晚報 安徽網 大皖新聞記者 項磊

編輯：陶娜