科技日報北京10月18日電 （記者張佳欣）據(jù)最新一期《自然通訊·材料》雜志報道，一個由日本國家信息與通信技術(shù)研究所（NICT）和名古屋大學等機構(gòu)組成的團隊，開發(fā)出了世界上首個無需外部磁場即可運行的超導通量量子比特。傳統(tǒng)上，超導通量量子比特需要依靠大型線圈或通量線提供的外部磁場才能工作，而這款新型量子比特利用了鐵磁約瑟夫森結(jié)（π結(jié)），從而可在沒有磁場的情況下運作。這為高性能量子計算機的發(fā)展提供了新的可能性。
在眾多類型的量子比特中，超導量子比特的量子態(tài)比較容易操控，因此廣受科學家青睞。這些量子比特的核心組件是π結(jié)，它對于控制量子比特的操作至關重要。
當前，傳輸子量子比特非諧性低，在大量集成時會面臨頻率擁擠的問題。相比之下，采用3個π結(jié)且具有較高非諧性的通量量子比特能夠緩解這類問題。然而，通量量子比特的擴展受到限制，因為它們依賴于外部線圈提供必要的磁通量。這不僅可能引入噪聲，還需要額外的控制線路。
為了克服這一難題，團隊將硅基氮化物超導量子比特技術(shù)與鐵磁約瑟夫森器件相結(jié)合，創(chuàng)造了一種帶有π結(jié)的通量量子比特。這種π結(jié)能夠在不使用外部磁場的情況下產(chǎn)生180度相位偏移，使得量子比特能在最優(yōu)條件下獨立運行。
團隊表示，這項創(chuàng)新減少了噪聲干擾，簡化了電路設計，并促進了量子比特的大規(guī)模集成。盡管該量子比特的相干時間僅為1.45微秒，比之前某些相位量子比特提高了360倍，但仍短于無π結(jié)的傳統(tǒng)通量量子比特。不過，消除對外部磁場的需求標志著向更加高效和經(jīng)濟的量子技術(shù)邁進了一大步。