量子点是一种可以用来作为量子比特的微小半导体结构，它的量子信息存储在受限电子的自旋或电荷状态中。但这些量子比特有限的相干时间极大地限制了它们的潜在应用。现在，来自华盛顿特区美国海军研究实验室的Kha Tran和他的同事，以及苏黎世瑞士联邦理工学院(ETH)的Pasquale Scarlino和他的同事们已经展示了一种能增加这种相干时间的方法。

Tran的团队考虑了一种由一对耦合量子点组成的基于自旋的量子比特。之前的研究表明，这种量子比特的相干时间可以通过在被称为“最佳点”的特定电偏置下来延长。Tran和他的同事使用一种被称为Ramsey干涉测量法的量子光学技术来直接测量量子比特在这个最佳位置的相干时间。

他们得到的最大值为60纳秒，这比由单个量子点形成的自旋量子比特高出10倍以上。研究人员发现，远离最佳点的时候相干时间会受到电噪声的抑制。当偏压正确时，噪声就会被抑制，而相干时间主要受核自旋涨落的限制。

相比之下，Scarlino的团队研究了一种基于电荷的量子比特，它也由两个量子点组成。在量子信息处理中，通过在量子比特上建立一个强电偶极矩，能将这种量子比特中的电子与微波谐振器中的光子耦合。然而，这个偶极矩会将量子比特暴露在会破坏相干性的电噪声中。

Scarlino和他的同事们发现了一种调整偶极矩强度的方法，以便可以根据实验的具体需要去优化量子比特的质量，如与谐振器的耦合或量子比特相干性。他们实现了将量子比特的相干时间延长到大约30纳秒，这至少比通常观测到的基于量子点的电荷量子比特要高10倍。

这两项研究的结果提高了我们对量子点量子比特退相干的理解。此外，他们可以让这种量子比特能用于更广泛的量子技术当中，如量子处理器、开关和晶体管等单光子器件。（编译:Qtech）