據美國物理學家組織網3月21日（rì）報道，由英（yīng）國牛津大學和曼徹斯特大學組（zǔ）成（chéng）的聯合（hé）研究小組通過化學工程，製造出一種名（míng）為Cr7Ni的特殊分子結構，並演示了（le）其磁性（xìng）能保持量子（zǐ）疊加態超過15微秒，在因退相幹而失去信息之前，它們的自旋狀態可反複轉換。研究人員指出，這一成果為未來的量（liàng）子計算（suàn）機中用分子磁鐵作（zuò）為量子比特提供了（le）證據。相關論文發表在近期（qī）《物理評論快報》上。

      分子磁鐵是（shì）一種分子，其磁矩通常按分子結構的（de）特殊軸線排布，因此在磁場的影響下，其電子自旋方式也會變成不止一種狀態。在低溫下，即使（shǐ）沒有磁場，它們也能保（bǎo）持這（zhè）種狀態（tài），這一特性使采用它們來（lái）存儲信息（xī）成為可能。

      利用化學工（gōng）程合成人造（zào）分子，可以作為量子比特，並使其記憶時間段大大延長。研究人員介紹說，實（shí）現單量子比（bǐ）特操作的必要時間為10納秒，根據以（yǐ）往對Cr7Ni分（fèn）子磁鐵的研究，其相幹時間大大超過了這一限製。此前的記憶時段最（zuì）高記錄為3.8微（wēi）秒，另（lìng）外一些分子磁鐵係統的記憶時長也能保持在1微秒左右。

      “記憶時段和相幹時間是非常相似的（de）概念。”論文合著者、牛津大學的阿章?阿達萬說，“記憶時段越長，表明在量子信息損失之前，能操控量子比特（tè）的次數越多。如果能精（jīng）確控（kòng）製分子結構，找出各種退相幹的（de）機製，就能盡（jìn）可能（néng）減少（shǎo）這些退相幹（gàn）因素。”

      新研究中（zhōng），他們找（zhǎo）出了使分子磁鐵退相幹的特殊來源（原子核自旋擴散和光譜擴散），研究了怎樣才能最優化（huà）分（fèn）子結構以（yǐ）盡（jìn）可能（néng）地延遲退相幹。

      他們改變了Cr7Ni分子結（jié）構中的兩個關鍵部分（fèn）（某個陽離（lí）子和配合基），並比較了它們之間的差異。他們還專門研究了（le）在低溫條件下這些不同結構的分子保持自（zì）旋狀態的情況，測量了它們（men）的退相幹時間。最終造出了結構最優化的Cr7Ni工程分子磁鐵，其保持記憶時段超過15微秒，這比操作單量子比特必要的時（shí）間高出好幾（jǐ）個數量級，也大大超過了以往研究的記錄。

      研究人員表示，這一結果會大大提高人們操控分子磁鐵簇內部量子態的能力，他（tā）們還將對控製（zhì）方法做進一步研究。“按照理論設想，可以通過電場來操控（kòng）分子磁鐵的磁性，我們正在（zài）對此進行檢驗。”阿達萬說，“我們會檢（jiǎn）驗多種可（kě）能性（xìng）。我們的同事專門研究怎樣通過化學工程方法，合並多個連（lián）接著的分子磁鐵，並把它們（men）合成更大的分子結構，而我們負責用這些分子開（kāi）發出簡單的多量子比特算法。”（常麗君）