给量子比特穿一层"声波外衣"，相干时间拉长到三倍

量子比特最怕的是噪声。环境里任何一点磁场起伏、电场波动或者晶格振动，都可能让一个精心制备的量子态在极短时间内塌掉。这个时间叫相干时间，它是量子计算工程里最硬的指标之一：相干时间不够长，纠错码的开销就会大到无法承受。

哈佛大学工程与应用科学学院（SEAS）Marko Lončar 团队给出了一条少见的路线：用声波来保护自旋，而不是用微波。

图1：连续声子驱动把自旋"裹"起来，隔离低频噪声

具体做了什么

体系是金刚石里的硅空位（silicon-vacancy center，SiV）自旋。团队用连续的声子驱动作用于自旋，让它进入一种被声子"修饰"（dressed）的状态。在这个状态下，自旋对环境中低频噪声的敏感度被压低，量子信息能保持更久。报道给出的结果是相干时间延长约三倍。

论文的通讯作者是 Lončar，参与者包括 Eliza Cornell（现为波士顿大学博士后）和 Zhujing Xu。工作发表在 Nature Physics。

为什么"全机械"这个标签重要

多数固态自旋量子比特依赖微波场来做操控，微波会带来串扰和发热，在密集阵列里布线也是麻烦。声子驱动走的是另一条路：声波可以在压电材料和声学腔里传播，跟器件的机械结构天然耦合。团队把这个方案描述为全机械（all-mechanical）的相干保护，意思是不需要额外的电磁驱动来维持保护效果。

图2：修饰态下的能级重排与噪声解耦

距离"解决问题"有多远

标题里那句"解决量子计算的重大问题"需要打折看。演示是在单一体系（金刚石 SiV 自旋）上完成的，做的是相干时间这一项指标的提升，并没有演示多比特门操作，也没有在量子网络里传输过信息。

它的意义更接近"提供了一条可行的新路径"。声学驱动与光子学器件在金刚石平台上本来就有集成的可能——Lončar 组的老本行正是金刚石光子学——如果声子保护能与光接口共存，那么"长寿命存储 + 光传输"的组合就多了一个实现方案。

从三倍相干时间到真正可用的量子处理器，中间还隔着多比特扩展、门保真度、读出效率和规模化制造这一长串工程问题。这一步解决的是其中一个环节。

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来源：Nature Physics（DOI 10.1038/s41567-026-03369-2）；哈佛大学 SEAS