今年年中，交叉信息院量子信息中心金奇奐副教授研究組實現擁有超過10分鐘相干時間的單量子比特儲存，刷新了單量子比特相干時間的世界紀錄，將此前紀錄提高10倍。此工作的研究論文《相干時間超過10分鐘的單量子比特儲存》于9月25日發表在光子學研究最高學術期刊《自然·光子學》。
單量子比特是量子信息技術中的基本單元，只有擁有對其完整的操作能力，才能實現量子信息的儲存、操作和讀取。相干時間是量子信息技術中的一個術語，指量子信息儲存的最大時間。金奇奐研究組此次實現了超過10分鐘相干時間的單量子比特儲存，雖然在離子系綜系統和固體系綜系統中曾觀察到相近甚至更長的相干時間，但在單量子系統中，這是第一次。
單離子系統相干時間不長的主要原因是加熱。在沒有激光冷卻的環境下，環境噪聲可以加熱離子，從而降低量子態探測的效率。此項研究在實驗中利用協同冷卻技術解決加熱的問題，同時施加上千個動態解耦操作，以抵抗環境的磁場噪聲和信號發生器的相位噪聲，從而延長相干時間，單量子比特操作保真度達到99.99%。
單量子比特相干時間研究的推進明確展示了量子信息儲存技術的可行性，這也成為量子計算機的重要組成部分，尤其是基于離子阱技術的量子計算機，而離子阱技術是目前已知最接近實現大型量子計算機的技術之一。離子阱量子計算機架構由量子儲存區域和量子操作區域組成，并通過移動離子來實現兩個區域的連接。金奇奐研究組的成果將成為量子儲存區域最為關鍵的技術。
同時，該成果也成為量子網絡關鍵技術之一。量子網絡是傳輸量子信息的通訊網絡，而離子光子糾纏是實現量子網絡的重要途徑。由于離子光子糾纏過程具有不確定性，為了保證足夠小的誤差，需要很長相干時間的離子以進行操作，此工作則為這一點提供了保證。
本研究的第一作者為量子信息中心博士生汪野，共同通訊作者為出站博士后廉茶鉉和金奇奐副教授。
