来源麻省理工学院和其它位置的探讨人士初次纪录了石墨烯量子比特的“时间相关性” - 意指着它可行保持一个特殊状况多长时间，使其能够同一时间代表两个逻辑状况。探讨人士称，该演示运用了一个新款的鉴于石墨烯的量子比特，代表了实用量子计算的要害一步。

超导量子比特(简单称呼为量子比特)是人造原子，他们运用各式方法发生量子消息，这是量子计算机的根本构成部分。相似于计算机中的惯例二进制电路，量子位可行维持对应于经典二进制位的两种状况之一，即0或1.可是这点量子位也可行同一时间是两种状况的叠加，这可行使量子计算机解决繁杂的难题，对惯例计算机来讲差不多是不可能的。

这点量子位维持在这类叠加状况的时间量被称为他们的“相关时间”。相关时间越长，量子比特计算繁杂难题的能力就越大。

最近，探讨人士曾经将鉴于石墨烯的资料联合到超导量子计算设施中，这点设施承诺更快，更有用的计算，以及其它特权。然则，到日前为止，这点领先进步的量子比特无纪录的连贯性，因而不晓得他们能否适用于实质的量子计算。

在 Nature Nanotechnology上发表的一篇论文中，探讨人士初次展现了由石墨烯和异国资料制成的连贯量子比特。这点资料使量子比特能够经过电压改变状况，就像当今惯例计算机芯片中的晶体管一样 - 而且与许多数其它类别的超导量子比特不同。另外，探讨人士在量子位规复到基态此前，将该数字设计为55纳秒。

这项事业联合了一同作者William Dliver，一位实践的物理学教授和林肯实验室探讨员，他的事业要点是量子计算体系，以及Pablo Jarillo-Herrero，麻省理工学院的Cecil和Ida绿色物理教授，探讨创新在石墨烯中。

“咱们的动机是应用石墨烯的特异性质来改进超导量子比特的功能，”第一作者Joel I-Jan Wang说，他是麻省理工学院电子探讨实验室(RLE)Oliver小组的博士后。“在这项事业中，咱们初次表达，由石墨烯制成的超导量子比特在时间上是量子相关的，这是建立更繁杂的量子电路的要害因素。咱们是第一种显现可测量的绝对性时间的设施 - 量子比特的最重要的目标 - 足以使人类操控。“

另有其它14位合着者，包括Jarillo-Herrero小组的探讨生Daniel Rodan-Legrain，他与Wang的事业同等奉献; 来源RLE，物理系，电气工程和计算机科学系以及林肯实验室的麻省理工学院探讨人士; 和来源ÉcolePolytechnique的辐照固体实验室和资料科学探讨所的领先进步资料实验室的探讨人士。

原始的石墨烯三明治

超导量子位依赖于称为“约瑟夫森结”的构造，此中绝缘体(平常是氧化物)夹在两种超导资料(平常是铝)之中。在惯例的可调谐量子比特设置中，电流回路发生小磁场，导致电子在超导资料之中反复跳跃，导致量子位变换状况。

可是这类流动的电流消耗大批能量并导致其它难题。最近，少许探讨小组曾经用石墨烯取代了绝缘体，石墨烯是一个原子厚度的碳层，大批制造本钱便宜，具备特异的性质，可行实现更快，更有用的计算。

为了生产它们的量子比特，探讨人士调转方向了一类资料，称为范德瓦尔斯资料 - 原子薄资料，可行像乐高积木一样堆叠在一同，差不多无阻力或损坏。这点资料可行以特定形式堆叠以组建各式电子体系。虽然外表品质近乎没有毛病，但唯有少数探讨小组曾将范德瓦尔斯资料利用于量子电路，而此前无一种探讨小组体现出时间相关性。

关于它们的约瑟夫森结，探讨人士在一层称为六角形氮化硼(hBN)的范德瓦尔斯绝缘体的两层之中夹着一片石墨烯。要紧的是，石墨烯具备接近的超导资料的超导性。可行运用选定的范德瓦尔斯资料来运用电压来引导电子，而非是惯例的鉴于电流的磁场。因而，石墨烯也是如许 - 全个量子比特也是如许。

当电压施加到量子位时，电子在由石墨烯接连的两个超导引线之中反复反弹，将量子位从地(0)改变为激起或叠加态(1)。底部hBN层用作承载石墨烯的基底。顶部hBN层封装石墨烯，庇护其免受全部污染。源于资料十分纯净，因而行驶的电子不会与缺陷相互效用。这代表了量子比特的理想“弹道传输”，此中多数电子从一种超导引线搬动到另一种超导引线而无杂质散射，从而迅速，精准地改变状况。

电压如何帮助

Wang说，这项事业可行帮助解决量子比特“缩放难题”。日前，单个芯片上只能容纳约1,000个量子比特。源于数百万量子比特最初被填充在单个芯片上，因而由电压操控的量子位将是特别要紧的。“假如无电压操控，你也须要数千或数百万个电流回路，这会占用大批体积并导致能量耗散，”他说。

另外，电压操控意指着更高的效能和愈加局部化，精准定位芯片上的各个量子位，而不会发生“串扰”。当电流发生的一小部分磁场干扰其未定位的量子位时会产生这类概况。计算难题。

日前，探讨人士的量子比特有短暂的生命。作为参考，惯例的超导量子比特具备实质利用的前景，它纪录了几十微秒的相关时间，比探讨人士的量子比特大几百倍。

但探讨人士曾经在解决形成这类短暂生命的几个难题，此中许多数都须要发展构造修改。它们还运用它们新的相关探测方法来进一步探讨电子如何围绕量子位弹道搬动，目的是扩展量子位的绝对性。