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量子技術重大飛躍:室溫下成功實現量子相干

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科技產業資訊室 (iKnow) - 黃松勳 發表於 2024年1月17日
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圖、量子技術重大飛躍:室溫下成功實現量子相干

日本九州大學研究團隊與神戶大學合作發表一項具突破性的研究成果,他們在室溫環境下,利用金屬有機框架材料實現了量子相干性(quantum coherence)。這為實現室溫、基於分子的量子運算和量子感測技術打開了大門,有助於推進量子科技商業化的進程。

由於量子糾纏狀態對環境雜訊極為敏感,量子感測技術被預期能提供比傳統技術更高的解析度和靈敏度。然而,要將四個電子糾纏在互相應對外部分子的反應,仍面臨一定的挑戰。

發色團(chromophore)可以用來在室溫下產生所需的電子自旋,但室溫會導致量子位元中儲存的量子資訊失去所謂的量子疊加和糾纏。因此,通常只能在液態氮溫度下達到量子相干性。

研究人員將特定類型的染料分子發色團(chromophore)嵌入金屬有機框架(metal-organic framework, MOF)材料中,來抑制分子運動與調控發色團的電子自旋態。並成功透過微波脈衝光激發電子實現長達100奈秒(ns)的室溫量子相干性。這是首次在室溫環境下觀測到糾纏五重態(quintet)分子的量子相干性。

量子相干性是實現量子運算和量子感測的關鍵,但過去僅能在極低溫環境下觀測到這種效應。該研究團隊的突破將大大降低實現商業化量子技術的門檻。九州大學研究人員表示,未來他們將致力於延長室溫量子相干性的時間,進一步優化相關材料和結構設計。這為各行業開發室溫可操作的量子感測器和量子電腦提供了希望。

本次研究成果發表於Science Advances期刊上。此創新研究成果使室溫下控制多重量子的量子運算和量子感測成為可能,並具有里程碑意義的突破,同時也對未來量子科技產業帶來巨大的希望和期待。(599字;圖1)



參考資料:
Generating Stable Qubits at Room Temperature. Kyushu University, 2024/01/11.
Researchers Make Strides In Generating Stable Qubits At Room Temperature. The Quantum Insider, 2024/01/11.
Room-temperature quantum coherence of entangled multiexcitons in a metal-organic framework. Science Advances, 2024/01/03.



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