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近日 ， 他们分别以第一、第三作者的身份发布了一项重要科研成果——基于国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100的观测结果 ， 将量子比特的相干时间提高至1.4毫秒 ， 量子比特的品质因数提升了40倍 。
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自主高端科学仪器发力
中国科技大学博士研究生代映秋作为论文第一作者 ， 实验过程中所用到的X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100正是她未婚夫石致富博士主要参与设计的 ， 该成果发布于国际学术媒体《Physics World》上 。
“在研究过程中 ， 自主研制的X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪起到至关重要的作用 。 传统的商用科学仪器 ， 受到放大器的相位稳定性、最大脉冲个数等参数的影响 ， 不能满足实验方案的需求 。 ”
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于是科研团队在实验室已有的EPR谱仪技术基础上进行改进 ， 自主研制完成任意序列发生器、微波脉冲放大器等部件 。 其中 ， 石致富科研团队花费三年时间对关键指标微波脉冲时间分辨率进行科研攻关 ， 做到了0.05纳秒 ， 相较进口产品提升了20倍 。
“打个比方 ， 拍电影的时候帧率 ， 传统可能是1秒钟20几张 ， 我们现在可以1秒钟拍200张 ， 可以以更短的时间步进 ， 去做一些测量 ， 那么得到的信息分辨率更高 。 ”石致富博士向采访人员细致地描述 。
EPR100是中国首款商用电子顺磁共振谱仪 ， 仪器研发技术是源自于中国科学技术大学微观磁共振重点实验室 。 相比进口产品 ， EPR100从跟跑到并跑 ， 目前一些指标已经能做到领跑 ， 并成为清华大学、中国科学院青藏高原研究所等高校、科研院所的研发“利器” 。
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将极大提高量子计算能力
量子计算已成为一种革命性技术 ， 利用量子的叠加和纠缠特性 ， 量子计算机在一些特定的科学问题上 ， 只需短短几秒 ， 就可以完成经典计算机几年都无法完成的计算任务 。 而且 ， 量子比特的相干时间越长 ， 量子计算的性能就越强 。
为了延长相干时间 ， 来自中国科大的研究团队将过渡金属配位化合物(PPh4)2[Cu(mnt)2]的电子自旋作为量子比特 ， 在X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100上 ， 应用微波脉冲对分子量子比特的量子态进行“翻转” ， 在特定的时间内平均掉特定的耦合产生的效果 。
他们的研究使得该量子比特的相干时间从6.8 微秒延长到1.4 毫秒 ， 这个时间理论上可以支持14.5万次基本逻辑运算 。 而被称作量子比特的“品质因数（即相干时间与操控时间之比）”提升了40倍 。
【量子|超甜！中科大学霸CP“发糖”：重要科研成果！】
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代映秋介绍 ， 这项研究成果意义重大 ， 不仅可以极大地提高量子计算的能力 ， 在磁性生物医学成像和量子传感领域也可以得到广泛应用 。 期待这一研究成果未来可走进寻常百姓家 ， 让人们的生活更加便捷！
没有花前月下
只有“量子学霸”
科研界CP发糖竟是如此甜蜜
采访人员|张昱璇 刘泉
视频制作|余爱华
编辑、审核|郭矗
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