一个新的、优雅的方程使科学家能够轻松的计算出12000种不同材料的量子信息寿命。这个方程使科学家能够在瞬间估算出材料的相干时间——而不是像以前需要数小时或数周的时间来计算。这表明科学家们发现了计算量子设备最重要特征的数学捷径。

最近，一个国际研究团队在对12000种元素和化合物的量子特性进行计算后，研究人员发布了一个新方程，它用于估算材料可以保持量子信息的时间长度，这一时间长度就是量子计算领域人们所说的“相干时间”。

该研究合作者、日本东北大学的Shun Kanai说：“以前人们不得不依靠复杂的代码和计算来预测自旋量子比特的相干时间。但现在我们可以自己进行即时的计算预测。这为研究人员寻找下一代量子比特材料提供了机会。”

该团队由美国能源部(DOE)阿贡国家实验室、芝加哥大学、东北大学和韩国亚洲大学的科学家组成，他们于4月在美国国家科学院院刊上发表了他们的研究结果。该团队的方程式只适用于特定类别的材料——那些可用于制造自旋量子比特的设备的材料。

量子比特是量子信息的基本单位，是经典计算机比特的量子版本。它们有不同的形式和种类，其中就包括一种被称为自旋量子比特的类型。自旋量子比特将数据存储在材料的自旋中——这是所有原子和亚原子物质(例如电子、原子和原子团等)固有的量子特性。

科学家们预计，量子技术将能够帮助改善我们的日常生活。我们也许能够通过黑客无法攻击的量子通信网络发送信息，或者可以使用量子模拟来加速药物的研发和物流运输等。

这种潜力的实现将取决于拥有足够稳定的量子比特——具有足够长的相干时间——来存储、处理和传输信息。虽然该研究小组的方程只给出了材料相干时间的粗略预测，但它已非常接近真实值。而该方程在精度上的不足，在方便性上进行了弥补，它只需要五个数字——即相关材料的五个特定属性值——就可以得到解决方案。

金刚石和碳化硅是目前最成熟的承载有自旋量子比特的材料。现在有了这个方程，科学家们可以探索其他候的选材料，而无需花费数天的时间来计算一种材料是否值得深入研究。有了这个等式，研究人员还计划进一步提高他们模型的准确性。（编译:Qtech）