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富勒烯在量子信息技術(shù)領(lǐng)域取得新進(jìn)展
富勒烯在量子信息技術(shù)領(lǐng)域取得新進(jìn)展
——基于內(nèi)嵌富勒烯的量子糾錯(cuò)與量子多任務(wù)處理
量子信息技術(shù)可以通過(guò)量子力學(xué)規(guī)律實(shí)現(xiàn)全新的信息處理和傳輸模式，是一項(xiàng)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進(jìn)行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。以內(nèi)嵌富勒烯為代表的順磁分子憑借豐富的能級(jí)結(jié)構(gòu)，完美的一致性和良好的可拓展性，成為了量子信息載體的有力競(jìng)爭(zhēng)者。量子計(jì)算在特定算法上以壓倒性優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先于經(jīng)典算法，而量子計(jì)算的容錯(cuò)性是實(shí)用化量子信息處理的必備條件，實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)的一個(gè)有效方法是將多個(gè)物理量子位編碼為一個(gè)邏輯量子位，通過(guò)比較多個(gè)并行運(yùn)算的結(jié)果實(shí)現(xiàn)量子容錯(cuò)。但相關(guān)研究仍然較少，在分子體系中的相關(guān)研究更是僅停留在理論設(shè)計(jì)階段，尚未見使用分子量子位實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)的報(bào)道。
華南理工大學(xué)蔣尚達(dá)教授與國(guó)防科技大學(xué)周珅博士合作，利用脈沖電子順磁共振技術(shù)，在氮內(nèi)嵌富勒烯衍生物中，實(shí)現(xiàn)了不同頻率躍遷的同時(shí)激發(fā)，利用該體系中由超精細(xì)耦合產(chǎn)生的三組互不干擾的峰，演示了量子容錯(cuò)性的Deutsch-Jozsa算法，同時(shí)展示了量子計(jì)算機(jī)的多任務(wù)處理性能。
該團(tuán)隊(duì)合成了具有長(zhǎng)相干時(shí)間和豐富能級(jí)的內(nèi)面相氮富勒烯化學(xué)衍生物（N@C60衍生物，），并對(duì)其進(jìn)行了研究，證明利用電子磁共振技術(shù)對(duì)量子信息進(jìn)行多重處理的能力。此外，多個(gè)超精細(xì)進(jìn)程也可同步執(zhí)行不同的量子邏輯運(yùn)算，研究者以兩種量子邏輯門控驗(yàn)證了多進(jìn)程的獨(dú)立性與可用性。研究者可以任意改變兩個(gè)邏輯門中一個(gè)的速度和方向，而另一個(gè)不會(huì)受到影響。這篇文章展現(xiàn)了分子中常見的超精細(xì)相互作用對(duì)量子信息處理的重要作用，分子基量子比特在未來(lái)將展現(xiàn)出更大的潛力。
本項(xiàng)研究采用的富勒烯C60是由廈門福納新材料科技有限公司提供。廈門福納新材料科技有限公司是全球唯一一家能夠?qū)崿F(xiàn)公斤級(jí)金屬富勒烯Gd@C82及噸級(jí)空心富勒烯聯(lián)產(chǎn)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，福納新材料提供專業(yè)富勒烯應(yīng)用相關(guān)技術(shù)及咨詢服務(wù)，愿與國(guó)內(nèi)外富勒烯同行一起探索富勒烯材料奧秘，推動(dòng)富勒烯產(chǎn)業(yè)化，讓富勒烯造福人類。
