近日，行业领先的量子技术公司Terra Quantum宣布联合发表了一篇关于介绍一种新型超导量子比特的研究论文，该量子比特有望将量子处理器的相干时间提高几个数量级。这种称为“flowermon”的量子比特代表了一种利用非传统混合材料的新型超导器件，它可以显著提高超导量子处理器的可扩展性。

这篇名为“基于扭曲CuO2-VdW异质结构的超导比特”的论文发表在《物理评论快报》上。该论文表明，将构成约瑟夫森结的原子级薄超导晶体相对扭转成45度角，可以形成一种特殊的、能保持高相干性的结，而无需对制造、系统调谐或易受环境干扰影响的电路回路进行高精度控制。

该论文还介绍了flowermon对某些类型环境噪声的指数级抑制，并详细阐述了其操作和读出的方案。未来对该量子比特的研究可能会探索这些方案的实际实施，以实现相干时间在规模上的数量级提升。相干性是指量子系统在一段时间内保持量子态叠加的能力。这是量子信息处理的一个重要方面，也是开发实用量子计算机的一个关键因素。

约瑟夫森结是在两种超导材料之间夹入一层绝缘层而制成的，它是超导量子计算机的基础构件。其他能提供高相干时间的量子比特类型通常依赖于通量回路中的多个结，这使得它们容易受到噪声和制造缺陷的影响。

ISC-CNR和罗马大学的研究员、该论文的合著者Valentina Brosco教授表示：“相比之下，flowermon是一种新型的单结量子比特，它从本质上避免了这些缺点，包括对电荷噪声的指数级抑制，这为未来的量子设备提供了一个稳健的平台。”

flowermon是通过将两片Bi2212(是一种保留接近完美超导性的铜酸盐高温超导体)扭曲成45度角而制成的，它会形成一个花朵状的能谱。这个特定角度抑制了单个电子对穿过结的隧道效应，使得两对电子对隧道效应主导了结的行为。

单对隧穿将低能量的量子比特态置于单个阱中，而双对隧穿则将量子比特态分布在两个阱中。这就降低了量子比特对环境的敏感性，包括电荷噪声和准粒子耗散。灵敏度的降低成倍地抑制了这些类型的噪声所导致的退相干现象。

单电子对隧道效应将低能量量子比特的态放置在单个阱中，而两对电子对隧道效应将量子比特的状态分布到两个阱中。这使得量子比特对环境效应(包括电荷噪声和准粒子耗散)的敏感性降低。敏感性的降低成倍地抑制了这些类型的噪声所导致的退相干。

Terra Quantum的首席执行官Markus Pflitsch表示：“更简单的制造和调谐以及更长的相干时间，使flowermon量子比特成为利用了量子材料和相干量子电路优势的新型混合器件的一个很有前途的原型。材料科学和量子信息领域的这一进步推动了量子设备的可扩展性，并朝着向产生有意义的应用发展。”(编译:Tmac)