什么是退相干时间?
早期的超导量子比特，包括上面讲到的“库珀对盒子”，以及磁通量子比特、相位量子比特，解决了很多与操控、耦合、读取相关的技术问题，但他们一直受困于一个重要的指标 —— 退相干时间(量子“寿命”)。退相干时间是指一个体系量子性消失并趋于经典体系的特征时间。我们知道，任何体系都不可能是完全孤立的，否则这个体系跟不存在一样，作为一个能够做“计算”的量子比特，就更不可能是孤立的，它必须与外界发生相互作用，否则我们怎么去操控它、测量它呢?而有相互作用，就必然会导致量子信息的丢失。自然界的粒子，如原子，可以拥有很长的寿命，他们只与光子有非常微弱的相互作用，这也就变成了一把双刃剑：因为相互作用弱，所以量子性很强;同时也正因为相互作用弱，我们也很难对它做操控和测量。这样也就部分理解为什么 Haroche 和 Wineland 的工作能拿诺贝尔奖了 —— 的确太难了。
超导量子比特的退相干时间是多少?
超导量子比特的处境则正好是反过来的，构成量子比特的超精细能级是宏观数量库珀对的集体行为引起的，它处在更宏观的固体系统中，这里的环境比单个原子的处境就差多了。来自不知何处的光子、残存的电子、外部电磁场扰动引起的电荷、磁场变化，都会对量子比特造成影响。加上它是一个宏观自由度，所以与这些外部自由度的耦合强度也很强，导致了量子比特的信息在极短的时间内就丢失了。却也正因如此，我们通过电磁场调控的手段，也可以在极短的时间内操纵和读取它们，快到来不及说“拔呀拔呀拔萝卜……”
退相干时间问题到 2007 年的时候迎来了转机。当时领域内的科学家已经注意到了增加电容对抑制电荷噪声的作用，而耶鲁大学的 Koch 等人、我国的游建强几乎同时、分别在库珀对盒子和磁通量子比特体系中，系统地研究了增加旁路电容对退相干时间的提升效果，前者就是目前广为流行的 transmon 量子比特。从此以后，超导量子比特的退相干时间迅速登上 10 微秒到百微秒量级，与 10 纳秒量级的操控时间相比，这是一个非常长的时间了。紧随其后，加州大学圣巴巴拉分校的 Martinis 组，迅速提出了基于 transmon 量子比特的可扩展方案和系统的电子学解决方案，为超导量子计算步入工程化奠定了基础。后面的故事，就是这个组加入了谷歌，并为谷歌打造了“Sycamore”芯片，创造了量子霸权这一轰动性的里程碑。
关键词： 退相干时间 超导量子比特 超精细能级 宏观数量
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