铌元素在量子技术领域或迎来复兴 新方法将铌基量子比特性能大幅提升

技术研究 量科网 2024-03-01 09:50

在量子技术领域,铌元素正在卷土重来。在过去的15年里,铌元素作为一种量子比特材料一直表现平平,因此备受冷落。尽管铌元素因其卓越的超导性而备受推崇,曾被视为量子技术的有力候选者,但科学家们发现,铌元素难以作为核心量子比特组件来进行工程设计,因此它被降级为建造超导量子比特的第二阵容候选材料。

铌元素在量子技术领域或迎来复兴 新方法将铌基量子比特性能大幅提升

尽管铌元素的量子比特寿命很短,但它仍具有吸引力。铌基量子比特可以在比铝基量子比特更高的温度下运行,因此需要的冷却能量更少。与铝基量子比特相比,铌基量子比特的工作频率范围是铝基量子比特的八倍,工作磁场范围比铝基量子比特宽18000倍,这直接扩展了超导量子比特家族的用途。

现在,由斯坦福大学David Schuster领导的研究小组展示了一种制造铌基量子比特的新方法,这种量子比特可媲美同类中最先进的量子比特。该研究小组利用它实现了6200万分之一秒的相干时间,比性能最好的铌基量子比特的相干时间长了150倍。该量子比特还表现出2.57x105的品质因数——量子比特存储能量的指标,该数值比以前的铌基量子比特提高了100倍,并与铝基量子比特的品质因数不相上下。

通过利用铌元素的突出特性,科学家们将能够扩展其在量子计算机、网络和传感器等领域的能力。这些量子技术利用量子物理学来处理信息,其计算速度超越了传统技术,这有望改善医疗、金融和通信等各个领域。David Schuster表示:“铌元素的复兴之旅开始了,这是一次充满希望的首次尝试……由于铌基量子比特具有广泛的运行范围,我们将为未来的量子技术开辟全新的能力。”(编译:Tmac)