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磁振子壽命提升至18微秒

2026年05月06日08:45 | 來源:科技日報222
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磁振子作為磁性材料中傳播的微小磁化波,被視為構建新型量子器件的重要候選者。然而,其壽命長期受限,成為制約應用的瓶頸問題。所謂壽命,是指磁振子能夠可靠攜帶量子信息的時間,此前通常僅為數百納秒,不足以支持實際的量子計算。據最新一期《科學進展》報道,奧地利維也納大學領銜的科學家團隊將磁振子壽命提升至18微秒,實現數量級躍升,大幅提升了承載量子信息的能力。

此次,研究團隊使磁振子從易損耗的瞬時信號轉變為可長期存在的量子信息載體,其性能已接近當前主流量子處理器中使用的超導量子比特。他們通過兩項關鍵策略實現這一突破。首先,團隊沒有採用傳統的均勻磁振子,而是選擇激發短波長磁振子,這類磁振子對晶體表面缺陷不敏感,從而避免了此前主要的耗散來源。其次,他們將超高純度的釔鐵石榴石微球冷卻至約30毫開爾文,在極低溫下有效抑制了熱擾動導致的衰減。

更為關鍵的是,團隊証明,當前磁振子壽命的限制並非源於某種基本物理定律,而是由晶體中極微量的雜質所決定。對三種純度不同的樣品測試顯示,材料越純,磁振子存活時間越長。即便是純度最低的樣品,其性能也已超越以往所有記錄。這表明,未來的提升空間主要取決於材料科學的進步。

下一步,磁振子有望從高損耗傳輸環節轉變為穩定的量子存儲單元和低損耗通道,在單一芯片上連接數百個量子比特,構建關鍵“量子總線”。(記者張佳欣)

(責編:郝孟佳、李依環)

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