英国国家物理实验室(NPL)联合查尔姆斯理工大学和伦敦大学皇家霍洛威学院的研究团队在《科学进展》发表突破性成果，首次实现对超导量子电路中单个两级系统(TLS)缺陷的成像观测。这项研究为提升量子计算机稳定性提供了新的技术手段。

量子计算机面临的核心挑战之一是量子态的退相干问题，而超导量子电路中的TLS缺陷是导致退相干的主要因素。研究团队开发的新型仪器结合了先进显微技术和实时量子电路监测功能，在接近绝对零度的环境中成功捕捉到单个TLS缺陷对量子电路的影响。NPL高级科学家Riju Banerjee博士描述道："观测数据呈现出类似池塘涟漪的环状图案，直观展示了缺陷与电路的相互作用。"

该研究首次实现了从化学层面识别这些微观缺陷，为后续消除缺陷奠定了基础。NPL首席科学家Sebastian de Graaf博士表示："这项工具将帮助我们深入了解这些影响量子电路的缺陷特性。"研究人员认为，通过定位和消除TLS缺陷，有望显著提升量子计算机的稳定性和可靠性。

这项技术突破对推动量子计算实用化具有重要意义。未来，更稳定的量子计算机将在密码学、药物研发和能源优化等领域发挥关键作用。研究团队计划进一步优化该技术，以实现对缺陷的更精确表征和有效控制。

更多信息： Marius Hegedüs 等人，实时超导电路中单个量子两能级系统缺陷的原位扫描门成像，《科学进展》(2025)。期刊信息： Science Advances