来自美国亚利桑那州立大学(ASU)和中国浙江大学的研究人员以及来自英国的两名理论学家，他们首次证明了，在可编程的固态超导处理器中，大量量子比特可以在保持相干性的同时能在一个前所未有的长时间内相互作用。在以前，这只在里德堡原子系统中才可能实现。

在10月13日发表在《自然物理学》杂志上的一篇论文中，亚利桑那州立大学的Ying-Cheng Lai教授和其前博士生Lei Ying与实验家Haohua Wang(后两人现在都是浙江大学的教授)首次展示了量子多体疤痕(QMBS)态的出现，并证明这是一种维持量子比特相干性和相互作用的强大机制。

这种奇异的量子态为量子信息科学和各种技术应用实现广泛的多方纠缠提供了可能性。Ying补充说道：“量子多体疤痕(QMBS)态具有内在和通用的多方纠缠能力，这使其对量子传感和计量学等应用极具吸引力。”

Lai教授说：“在量子信息科学和技术中，通常需要将大量基本信息处理单元‘量子比特’组装在一起，对于量子计算等应用，保持量子比特间的高度相干性或量子纠缠是必不可少的。但量子比特和环境噪声间不可避免的相互作用会在很短的时间内(大约10纳秒)破坏相干性。这是因为大量相互作用的量子比特构成了一个多体系统。”

Lai教授接着说道：“在基础物理学中，我们知道在一个由许多相互作用的粒子组成的系统会出现热化过程，例如封闭在一定体积中的分子。许多量子比特之间的相互作用总是会导致量子热化——这个过程被所谓的本征态热化假说所描述，它将破坏量子比特间的相干性。”

这项研究的关键是洞察了如何延迟量子热化过程以保持相干性，这被认为是量子计算研究的一个关键目标。Lai教授表示，这项推动量子计算向前发展的研究成果还将在量子密码学、量子安全通信和网络安全等技术中得到应用。（编译:Qtech）