第一千一百四十五章 敏感的量子比特疊加態

大國院士 第一千一百四十五章 敏感的量子比特疊加態

金陵，棲霞高新開發區。

自從川海材料研究所第一個落座在這里后，經歷了近十年的發展，棲霞高新開發區已經成為了國內數一數二的高新技術產業開發區。

一開始棲霞高新開發區主要以材料科學和新材料技術為主，附近的相關工廠也大多依賴川海材料研究所的技術專利。

但伴隨著人工SEI薄膜技術、鋰硫電池技術、高溫超導材料、室溫超導材料等先進技術與材料的研發，如今這里已經形成了一個占地面積超過400平方公里的超級工業園區。

其研發和生產的各種材料、產品，遠銷全國乃至全世界。

在靠近長江的優良位置上，兩棟超過了30層的大廈，再加上一片占地面積超過一千畝的園區正是川海材料研究所的總部。

雖然說徐川并未過多的親自管理這家研究機構，但憑借著一開始在鋰電池、超導材料和碳納米材料上的領先與優勢，不到十年的時間，它已經從最早的那一個小小的兩千萬的實驗室成長為了國內數一數二的超級研究機構。

急匆匆的從國際數學家大會現場那邊趕來，徐川也沒浪費時間，徑直的找到了樊鵬越。

已經提前收到了消息的大師兄這會正等待在辦公室中，看到徐川過來，他快速的站起身，笑著打了個招呼。

“來了，速度挺快啊。”

徐川點了點頭，道：“收到你的電話就趕過來，先說說量子芯片的研究進展是個什么情況？”

樊鵬越笑了笑，道：“跟我來吧，等到了實驗室你就知道了。”

說著，他站起身，帶著徐川朝著實驗室走去。

所謂量子芯片就是將量子線路集成在基片上，進而承載量子信息處理的功能。

這是量子計算機的研發主流方向，無論是超導量子系統、還是半導體量子點系統、亦或者是微納光子學系統、甚至是原子和離子系統，都想走芯片化的道路。

原因很簡單，借鑒于傳統計算機的發展歷程，量子計算機的研究在克服瓶頸技術之后，要想實現商品化和產業升級，需要走集成化的道路。

從發展看，超導量子芯片系統從技術上走在了其它物理系統的前面；傳統的半導體量子點系統也是人們努力探索的目標。

因為畢竟傳統的半導體工業發展已經很成熟，如半導體量子芯片在退相干時間和操控精度上一旦突破容錯量子計算的閾值，有望集成傳統半導體工業的現有成果，大大節省開發成本。

但這條路的難度實在是太大太大了。

量子比特的穩定性與退相干問題、量子糾錯與邏輯量子比特的實現以及量子計算系統的可擴展性是量子芯片發展中的三大核心難題每一個都是各國頂尖量子計算機研究院和相關實驗室的重點攻克方向。

尤其是量子比特的穩定性與退相干問題，更是核心中的核心，因為它涉及到量子計算的穩定性。

對于量子計算來說，它的實用價值取決于量子比特（qubit）的完整性。

因為量子比特是量子計算機的邏輯元素，代表著量子信息的兩能級相干系統。

而處在量子疊加態的每一個量子比特擁有奇異的能力，可同時攜帶兩種狀態，實現量子版本的并行計算。

如果可以擴展量子計算機，在一個處理器上容納大量量子比特，那么與當今的常規計算機相比，它們的速度會快許多，也能處理更加復雜的問題。

但以上這一切都取決于量子比特的完整性，也就是說在量子比特的疊加態和量子信息丟失之前，它能夠運行多久。

這種過程稱為退相干，最終會限制計算機的運行時間。

超導量子比特是當今主要的量子比特模態，已經在完整性這一關鍵指標上取得了指數級的提升。

1999年時它的持續運行時間還不到一納秒，盡管進入二十一世紀后，退相干也就是量子比特的疊加態和量子信息有了極大的進展，在2024年的時候已經達到了秒級。

但這仍然是一個尚未完全解決的問題。

之所以這么難，便是因為量子比特的疊加態太過于敏感了。

它敏感到了什么程度呢，一堵混凝土墻中的那些可以衰敗的微量元素釋放的低水平但無害的背景輻射，都能夠干擾到現在的量子芯片中存儲的量子比特。

不僅僅如此，還有那些進入地球的宇宙射線，兩者足以引發量子比特的退相干。

而針對這個問題，在當初解決了強關聯電子體系理論框架的時候，他就通過強關聯電子體系理論框架中的拓撲超導體系找到了解決這個問題的辦法。

或者說理論。

那就是區別于常規超導材料的領域，應用于拓撲量子計算方向的材料的‘馬約拉納零模態’概念。

理論上來說，通過調控外磁場，可以實現有序的、密度和幾何形狀可調的渦旋結構，這為操縱和編織‘馬約拉納零模態’提供了一個理想的材料平臺。

而四個馬約拉納零能模就可編織成一個拓撲量子比特，這種準粒子的編織操作是實現容錯拓撲量子計算的重要途徑，且它的穩定性是遠超其他的量子芯片的。

因為它直接避開了傳統量子超導—半導體界面這一復雜問題。

但理論僅僅是理論，現實中如何構建這種合適的拓撲量子材料，有著太多太多的麻煩。

比如所需特征離費米能級太遠，分布的能量范圍太大等等。

直到后面他解決了強關聯體系中拓撲物態的產生機制和特性，這才為構建這種合適的拓撲量子材料找到一種可行的理論。

只不過要將這份理論轉變成現實，依舊需要無比漫長的時間。

而川海材料研究所聯合華科院量子信息與量子創新研究院共同組成的科研小組研究的方向便是這個。

從2021年他給出完善的可行性理論到現在，時間已經過去了整整五年。

五年的時間，終于有了突破。

pS：好像有點寫嗨了，不過時間有點來不及了，先發出來保全勤，我繼續寫，晚點還有一章。

另，求個