物理学家宣布室温下量子相干性取得突破

热量是量子不确定性的敌人。通过以有序的方式排列光吸收分子，日本的物理学家在室温附近保持了100纳秒的电子自旋的临界状态。

这项创新可能会对开发量子技术的进展产生深远影响，这种技术不依赖于目前将粒子保持在所谓的“相干”形式所需的笨重而昂贵的冷却设备。

与我们在日常生活中描述物体的方式不同，这些物体具有颜色、位置、速度和旋转等特性，而对物体的量子描述涉及一些不太确定的东西。在快速观察它们的特征锁定到位之前，我们必须将物体视为涂抹在广阔的空间上，向不同的方向旋转，但要采用简单的测量方法。

支配这种多种可能性的规则，称为叠加态，为工程师提供了一整套数学技巧。这些可以用作特殊类型的计算机关键数字，或利用通信安全措施，甚至用于超灵敏测量和成像设备.

然而，每一次与环境的互动都以某种方式改变了这种可能性的阴霾。在某种程度上，这很有用。量子计算机依靠纠缠粒子彼此微调它们的叠加。量子传感器依靠叠加态与环境之间的精确相互作用来测量周围环境。

调高温度，晃动的原子的碰撞和电磁的刺眼光芒很容易将粒子可能性的连贯嗡嗡声变成一团无用的无聊的旧电子。

如果您有足够的资源通过设备泵送超冷液体以降低噪音，这不是一个大问题。但是，每个量子物理学家真正梦想的是一种通过在远高于冰点的温度下运行设备来降低成本的方法。

这一壮举已经之前完成在由金属制成的特殊设计的复合物中，这些金属以叠加形式保持量子态的时间足够长，使它们相对有用。

在这项新的突破中，研究人员利用了一种不同的材料，称为金属有机框架（MOF）首次。在这种结构中，他们嵌入了称为发色团，吸收和发射特定波长的光。

“这项工作中的MOF是一个独特的系统，可以密集地积累发色团。此外，晶体内部的纳米孔使发色团能够旋转，但角度非常受限。说Nobuhiro Yanai，九州大学物理学家。

当它们这样做时，这些发色团中具有匹配自旋的电子对被踢入一种以叠加方式运行的新排列中。虽然这种现象已经仔细审查在太阳能电池技术中，它还没有被用于量子传感目的。

在由柳井领导的一项实验中，一组研究人员使用微波探测处于转化状态的电子，以证明它们可以在室温下以叠加形式保持相干约1000亿分之一秒 - 这是一个可观的持续时间，可以通过一些微调来扩展。

“这可以打开室温分子的大门量子计算基于多量子门控制和各种目标化合物的量子传感。说柳井。

这项研究发表在科学进展.

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