磁振子寿命提升至18微秒

磁振子寿命突破18微秒：量子信息载体迎来关键跃升

来源：科技日报

科技日报记者 张佳欣

在构建下一代量子器件的竞赛中，磁振子——这些在磁性材料中传播的微小磁化波——一直被视为潜力巨大的选手。但有个老问题始终困扰着研究者：它们的“寿命”太短了。这里的寿命，指的是磁振子能稳定携带量子信息的时间窗口。过去，这个窗口通常只有几百纳秒，对于需要长时间稳定操作的量子计算来说，显然不够用。

现在，情况有了根本性的转变。来自奥地利维也纳大学领衔的科研团队，在最新一期《科学进展》上报告了一项突破：他们将磁振子的寿命一举提升到了18微秒。这可不是简单的数字增长，而是实现了数量级的跃升，意味着磁振子承载量子信息的能力得到了质的飞跃。

那么，他们是如何做到的呢？关键在于两项策略的转变。首先，研究团队放弃了传统的均匀磁振子，转而激发短波长的磁振子。这步棋很妙，因为这类磁振子对晶体表面的缺陷不敏感，从而巧妙地绕开了过去最主要的能量耗散途径。其次，他们将实验材料——超高纯度的钇铁石榴石微球，冷却到了接近绝对零度的约30毫开尔文。在这种极低温环境下，由热扰动引起的衰减被极大地抑制了。

正是通过这两项“组合拳”，磁振子得以从一种易损耗的瞬时信号，转变成了可以长期存在的量子信息载体。其性能表现，已经接近当前主流量子处理器中使用的超导量子比特。

更值得关注的是，这项研究揭示了一个关键事实：当前限制磁振子寿命的，并非某种不可逾越的物理定律，而仅仅是晶体中极其微量的杂质。团队对三种不同纯度的样品进行了测试，结果一目了然：材料纯度越高，磁振子存活的时间就越长。即便是其中纯度最低的样品，其性能也已经超越了以往所有的记录。这无疑为未来的发展指明了方向——提升的空间，很大程度上将取决于材料科学的进步。

展望下一步，磁振子的角色有望发生根本性转变。它不再仅仅是高损耗的传输环节，而可能成为稳定的量子存储单元和低损耗的“高速公路”。想象一下，在单一芯片上，通过磁振子这条“量子总线”，高效连接起数百个量子比特。这，或许就是未来量子计算架构的关键图景。