中大研究量子電腦取得突破

中大物理系助理教授劉仁保與其合肥中國科技 大學的合作伙伴最近在量子態壽命的研究上取得重大突破。

他們的研究大大延長量子相位的穩定狀態，把其壽命由原本的零點零四微秒延長近千倍至三十微秒，朝量子計算邁進一大步。該研究剛於最新一期的國際權威學術期刊《自然》發表。

科學家若能操控量子訊息，即有望開發擁有超級運算能力的量子電腦，處理龐大及復雜的資訊，解決現時電腦難以處理的課題，例如天氣預測、優化設計、遺傳基因鑒定及工程解碼等。

然而，量子物體有兩個特徵，其一是可以同時處於多個狀態下，稱為「疊加態」，例如電子自旋，像是微小的磁針，可以同時處於朝上和朝下的狀態。其二是它會隨機跳到其中一個狀態，突然朝上或朝下，以致量子訊息無法得以保存，稱為「量子態塌縮」。在室溫下的固體材料裏，保護電子自旋的量子態尤其困難，量子訊息根本難以運行。

為保護量子狀態，劉仁保的研究隊伍巧妙地利用微波技術，把固體材料「胡蘿白酸」裏的電子自旋的量子相位，從不足二千萬分之一秒提高至近三萬分之一秒。時間延長近千倍，足供量子計算所需。更可貴的是，這方案能夠在常溫下運作，為家居超級電腦奠下基礎。

上述研究成果還能應用至醫學及生物測量方面。劉仁保表示，該研究的微波脈沖能夠延長磁力共振譜的共振時間。共振時間越長，頻率測量就更加準確，有助提升醫療檢測技術的精準度。