什麼是退相干
量子位元因與周圍環境交互作用,失去疊加態的相位與能量資訊,量子性質逐漸被破壞的現象。以能量弛豫時間 T1 與相位弛豫時間 T2 表示其速度。
日文名稱: デコヒーレンス
「退相干」出現在1領域的1道練習題中(量子電腦硬體等)。
這個名詞所屬的領域: 量子電腦硬體
量子位元因與周圍環境交互作用,失去疊加態的相位與能量資訊,量子性質逐漸被破壞的現象。以能量弛豫時間 T1 與相位弛豫時間 T2 表示其速度。
日文名稱: デコヒーレンス
「退相干」出現在1領域的1道練習題中(量子電腦硬體等)。
這個名詞所屬的領域: 量子電腦硬體
T1(能量弛豫時間)是處於 |1⟩ 的量子位元失去能量、回到 |0⟩ 的時間常數。T2(相位弛豫時間)是疊加態 α|0⟩ + β|1⟩ 的相對相位資訊消失前的時間,由於 1/T2 = 1/(2T1) + 1/Tφ,因此 T2 ≤ 2T1(Tφ 是純相位弛豫時間)。T1 由能量耗散決定,Tφ 由量子位元頻率的擾動決定,兩者都源自與周圍環境的微小交互作用。
在超導量子位元中,主要原因包括表面與介面非晶氧化膜中二能階系統(TLS)缺陷造成的介電損耗、經由配線進入的熱雜訊、磁通與電荷雜訊,以及超導被破壞所產生的準粒子。也有報告指出,宇宙射線等輻射會在晶片的大範圍內同時造成錯誤。矽自旋量子位元的問題是 ²⁹Si 的核自旋與電荷雜訊,離子與中性原子則是雷射雜訊與磁場擾動。因此,材料、製程、屏蔽、配線濾波器等硬體的每個部分都需要下功夫。
重要的是相干時間與邏輯閘時間的比。T2 為 100 µs、邏輯閘時間為 50 ns 時,比值為 2,000,可作為不做錯誤更正時能執行之操作數的大致上限(實際上還要加上邏輯閘本身的錯誤)。量子錯誤更正是一邊偵測並更正退相干造成的錯誤、一邊繼續計算的技術,其前提是物理錯誤率遠低於門檻值。
不能。為了操作與量測量子位元,必須與外部相連,而環境的影響也會經由這些連接進入。因此要結合延長相干時間的努力,以及用量子錯誤更正修正剩下的錯誤。
光憑這點無法決定。離子阱平台的相干時間有時可達秒以上,但邏輯閘也較慢,因此應該比較的是相干時間與邏輯閘時間的比,以及邏輯閘保真度。
T1 與 T2 之所以有限,是因為量子位元與周圍環境交互作用而失去量子性質的退相干;要正確進行計算,邏輯閘的時間必須遠短於 T1 與 T2。
關於量子位元的能量弛豫時間 T1,下列敘述何者正確?