科学家刷新量子比特纪录，信息保存时间大幅延长

在量子计算领域，研究人员长期面临一个核心难题：量子比特能算，但记不住。信息一旦丢失，再强的计算能力也无法发挥作用。

这种新的制造方法依赖于一种名为钽的过渡金属。

最近，一项发表在《自然》杂志上的研究给出了一个令人振奋的结果。科学家成功制造出一种新型超导量子比特，使量子信息的保存时间达到1.68毫秒。这一成绩不仅比当前实验室中最先进的系统高出约3倍，也比谷歌和IBM在量子处理器中使用的超导量子比特长约15倍，刷新了相关纪录。

这次突破，关键在材料和结构设计上。

研究团队采用了一种新颖的量子比特制造方法，将化学元素钽与一种特殊的高阻硅衬底结合。钽属于过渡金属，在被冷却到接近绝对零度时，会表现出优良的超导特性，使电路几乎没有电阻，非常适合用于量子计算。

更重要的是，钽在制造过程中更容易保持“干净”。它不容易吸附污染物，也不容易发生腐蚀或结构变化，即使浸泡在酸中也能保持稳定。这一点对量子比特尤为关键，因为任何微小缺陷，都可能导致量子态迅速退相干。

在量子计算中，“相干性”指的是量子比特维持其量子波态的时间。一旦退相干，量子信息就会丢失，这也是当前实用量子计算机迟迟无法实现的根本原因之一。正如研究人员所说，真正的挑战不在于能否构建量子比特，而在于能否让信息停留得足够久。

此前，科学家通常使用钽基底配合蓝宝石衬底制造量子处理器，虽然已经取得不错的结果，但相干时间始终难以突破1毫秒。这一次，研究团队用一种专门开发的高阻硅衬底替代蓝宝石，在多达48个量子比特的系统中，实现了1.68毫秒的相干时间，创造了超导量子比特的新纪录。

这种量子比特的整体设计，与谷歌和IBM目前使用的方案高度相似。这也意味着，它并非停留在理论阶段，而是具备现实兼容性。研究人员甚至指出，如果将这种组件替换进现有的顶级量子处理器，性能可能出现数量级的提升。

当然，这并不意味着量子计算已经进入实用阶段。钽本身是一种稀缺金属，截至2025年，其主要开采集中在非洲地区，供应问题仍然存在。此外，这种新型量子比特还需要在更大尺寸的晶圆级芯片上进行测试，才能评估其在商业量子计算机中的可行性。

尽管如此，这项成果依然被视为量子计算道路上的重要一步。它至少证明了一件事：量子信息，并非注定转瞬即逝。