“量子侠侣”发布重要成果 利用“合肥造”高端科学仪器极大提高量子计算能力

本报讯没有花前月下，却有“量子学霸”，科研界CP发糖竟是如此甜蜜！近日，来自合肥的一对“量子侠侣”圈粉海内外，他们分别以第一、第三作者的身份发布了一项重要科研成果——基于国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100的观测结果，将量子比特的相干时间提高至1.4毫秒，量子比特的品质因数提升了40倍。

自主高端科学仪器发力

中国科技大学博士研究生代映秋作为论文第一作者，实验过程中所用到的X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100正是她未婚夫石致富博士主要参与设计的，该成果发布于国际学术媒体《Physics World》上。

“在研究过程中，国仪量子自主研制的电子顺磁共振谱仪起到至关重要的作用。”石致富告诉记者，传统的商用科学仪器，受到放大器的相位稳定性、最大脉冲个数等参数的影响，不能满足实验方案的需求。

于是，科研团队在已有的EPR谱仪技术基础上进行改进，自主研制完成任意序列发生器、微波脉冲放大器等部件，完成全新的、符合实验要求的X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪。

最终，仪器可以生成10000个以上、精度为50ps的高精度脉冲序列，产生高相位稳定性、高强度的微波脉冲作用到量子比特上，完成该工作。

据悉，EPR100是中国首款商用电子顺磁共振谱仪，仪器研发技术源自于中国科学技术大学微观磁共振重点实验室。

极大提高量子计算能力

量子计算已成为一种革命性技术，利用量子的叠加和纠缠特性，量子计算机在一些特定的科学问题上，只需短短几秒，就可以完成经典计算机几年都无法完成的计算任务。而且，量子比特的相干时间越长，量子计算的性能就越强。

为了延长相干时间，来自中国科大的研究团队将过渡金属配位化合物（PPh4）2[Cu（mnt）2]的电子自旋作为量子比特，在X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100上，应用微波脉冲对分子量子比特的量子态进行“翻转”，在特定的时间内平均掉特定的耦合产生的效果。

他们的研究使得该量子比特的相干时间从6.8 μs延长到1.4 ms，这个时间理论上可以支持14.5万次基本逻辑运算。而被称作量子比特的“品质因数”（即相干时间与操控时间之比）提升了40倍。

代映秋介绍，这项研究成果意义重大，不仅可以极大地提高量子计算的能力，在磁性生物医学成像和量子传感领域也可以得到广泛应用。

（刘乐芳 记者 黎静）

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