转载 | 磁振子波突破：量子计算机有望缩小到硬币大小

维也纳大学领导的国际研究团队在《科学进展》（Science Advances）上发表了一项重要突破，成功将磁振子（magnon）的寿命从几百纳秒延长至18微秒，使基于磁振子的量子计算技术向前迈出了关键一步。

磁振子是磁性固体中传播的磁化波动，类似于石子投入水面后激起的涟漪。与在真空或光纤中传播的光子不同，磁振子被束缚在磁性材料内部。由于其波长可缩小至仅几纳米，基于磁振子的电路理论上可集成到与智能手机芯片大小相当的器件上。更重要的是，磁振子能自然地与其他基本准粒子（如声子和光子）相互作用，使其成为混合量子系统和量子计量学的理想构建模块。

长期以来，磁振子的极端短寿命一直是其技术应用的最大障碍——它们仅能存活几百纳秒，远不足以可靠地存储或传输量子信息。研究团队通过两项关键技术实现了突破：第一，使用短波长磁振子替代传统的均匀磁振子，这些短波长磁振子对晶体表面的微小缺陷天然不敏感；第二，将超高纯度的钇铁石榴石（YIG）球体冷却至仅30毫开尔文的极低温度，有效冻结了通常破坏磁振子的热过程。

最令人意外的发现是，磁振子寿命的限制因素并非物理定律本身，而是材料纯度。通过对三个不同纯度YIG球体的测试，研究团队发现晶体越纯，磁振子存活时间越长。这意味着随着材料科学的进步，磁振子寿命还有很大的提升空间。

当寿命达到18微秒，磁振子便不再只是短暂信号，而是可以作为可靠的量子存储设备和低损耗通信通道。研究人员表示，磁振子最终可能通过共享路径连接数百个量子比特，构建长期追求的”量子总线”，推动未来量子计算机的规模化发展。

来源：ScienceDaily – Tiny Magnetic Waves Could Unlock Quantum Computers the Size of a Penny