矛盾的环境噪声保持了量子系统一致性

量子计算机将会推进某些领域的复杂计算。然而发展的一个障碍是，在原子粒子水平上发生的量子现象，可能会受到环境“噪音”的严重影响。在过去，科学家试图通过将系统冷却到极低的温度来维持系统的一致性，但挑战依然存在。现在在《自然通讯》杂志上发表的一篇研究报告中，来自RIKEN新兴物质科学研究中心的科学家们已经使用了deph来维持一个三粒子系统中的量子相干。通常情况下，去相位会导致量子系统的退相干。

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量子现象一般只局限于原子层面，但也有诸如激光和超导体等现象，量子现象的相干性使得它们在宏观层面上得以表达。这对量子计算机的发展很重要。然而对环境也极其敏感，破坏了使他们有意义的连贯性。该小组由RIKEN新兴物质科学中心的Seigo Tarucha领导，建立了一个由三个量子点组成的系统，其中电子自旋可以由一个电场单独控制。开始时，两个纠缠的电子在一个末端的量子点上旋转，同时保持中心的点为空，然后将其中一个转到中心点。

然后用电脉冲把中心的点自旋与另一端的第三次旋转互换，使第三次旋转与第一次旋转纠缠在一起。这种纠缠比预想的要强烈，并且在模拟的基础上，研究人员意识到系统周围的环境噪音是，矛盾的帮助纠缠形成。该研究的第一作者Takashi Nakajima表示：我们发现这源于一种被称为‘量子悖论’或‘图灵悖论’的现象，这意味着可以通过频繁的观察来减缓量子系统的速度。这很有趣，因为它会导致环境噪音，这通常会使系统不连贯，在这里，它使系统更加连贯。

该研究小组的负责人Tarucha说：这是一个非常令人兴奋的发现，因为它可能有助于加速研究扩大半导体量子计算机，使我们能够解决在传统计算机系统上非常困难的科学问题。Nakajima说：我很感兴趣的另一个领域是，许多生物系统，比如光合作用，在非常嘈杂的环境中运作，利用了宏观的量子相干性，思考一个类似的过程是否可能发生，是很有趣的。

博科园-科学科普｜参考期刊文献：Nature Communications｜来自：RIKEN