美密歇根州立大学将钻石缺陷量子比特相干时间延至1.27毫秒

维度网讯，美国密歇根州立大学（Michigan State University）的研究团队展示了一种基于镍空位（NiV⁻）的量子比特，其相干时间在全光控制下超过1毫秒。

这项研究将过渡金属缺陷定位为氮空位（NV）和硅空位（SiV）色心的替代方案，兼具长寿命量子记忆、光学控制能力和近红外光子发射特性。相关成果发表于arXiv预印本平台。

该团队利用全光动态去耦技术，将单个NiV⁻缺陷的相干时间从371纳秒延长至1.27毫秒。通过拉曼拉比振荡和拉姆齐干涉测量，量子比特可完全通过光脉冲进行操控和读取。不同于许多量子硬件平台，该装置的工作温度为1.65开尔文，与紧凑型闭循环制冷机兼容，无需稀释制冷机。

传统钻石基量子硬件面临一个长期挑战：如何将高效光学接口与足够长的相干时间结合，以支持实用化量子存储器和网络化量子系统。研究人员表示，镍空位缺陷中的自旋-轨道保护基态相干性与近红外光子发射特性，使其可能适用于未来的分布式量子计算和量子网络架构。

研究人员同时指出，该平台距离大规模系统部署仍有大量工作。当前研究涉及低温条件下运行的单个镍空位缺陷，要接近理论上预测的约30毫秒相干时间，还需进一步提升材料纯度和进行同位素工程。未来工作将聚焦于可靠地创建和控制多个镍空位缺陷，这是迈向可扩展量子器件和网络化量子系统的必要步骤。