量子计算的新突破：揭秘能量损失的秘密，迈向超毫秒量子存储

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科学家们在量子计算领域又搞了个大新闻！一项新的研究发表在《Nature Communications》上，耶鲁大学和美国能源部布鲁克海文国家实验室的研究人员们，通过一系列系统的研究方法，揭示了量子比特（qubits）材料中能量损失的秘密。这可是量子计算机性能的关键瓶颈，一旦突破，量子计算机的计算能力就能更上一层楼。

量子比特是量子计算机的基本单元，它们能够同时存在于多种状态，这给计算带来了巨大的潜力。但问题是，量子比特很容易受到外界干扰，导致它们失去所谓的“相干性”。相干性，简单说就是量子比特保持其量子特性的能力，这对量子计算至关重要。

研究人员们设计了一个小巧的装置，能够存储量子信息超过一毫秒。这听起来可能没什么，但别忘了，量子世界里，时间是以微秒甚至纳秒计的。这个突破意味着量子比特的稳定性有了质的飞跃。

他们是怎么做到的呢？首先，研究人员们发现了一种叫做“三极条线”的装置，它能精确地测量和定位能量损失的位置。通过调整这种装置的模式，研究人员们能够区分出是由于材料表面还是内部介质导致的能量损失。

接下来，他们使用了一种叫做钽的超导金属来替代传统的铌或铝，发现钽能显著减少表面能量损失。此外，通过一种叫做退火的制造技术——就是把蓝宝石基底加热后再慢慢冷却——可以减少内部介质的能量损失。

为了更深入地理解这些材料的特性，研究人员们还求助于布鲁克海文国家实验室的先进电子显微镜设施。通过透射电子显微镜和扫描透射电子显微镜，研究人员们能够在原子级别上分析量子材料的微观结构。

这项研究不仅提高了量子比特的相干时间，还展示了量子设备和材料科学家紧密合作的路径，这对于设计出超越传统计算机的量子计算机至关重要。

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