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富勒烯在量子信息技術領域取得新進展

——基于內嵌富勒烯的量子糾錯與量子多任務處理

量子信息技術可以通過量子力學規律實現全新的信息處理和傳輸模式，是一項對傳統技術體系產生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新，將引領新一輪科技革命和產業變革方向。以內嵌富勒烯為代表的順磁分子憑借豐富的能級結構，完美的一致性和良好的可拓展性，成為了量子信息載體的有力競爭者。量子計算在特定算法上以壓倒性優勢領先于經典算法，而量子計算的容錯性是實用化量子信息處理的必備條件，實現量子糾錯的一個有效方法是將多個物理量子位編碼為一個邏輯量子位，通過比較多個并行運算的結果實現量子容錯。但相關研究仍然較少，在分子體系中的相關研究更是僅停留在理論設計階段，尚未見使用分子量子位實現量子糾錯的報道。

華南理工大學蔣尚達教授與國防科技大學周珅博士合作，利用脈沖電子順磁共振技術，在氮內嵌富勒烯衍生物中，實現了不同頻率躍遷的同時激發，利用該體系中由超精細耦合產生的三組互不干擾的峰，演示了量子容錯性的Deutsch-Jozsa算法，同時展示了量子計算機的多任務處理性能。

該團隊合成了具有長相干時間和豐富能級的內面相氮富勒烯化學衍生物（N@C60衍生物，），并對其進行了研究，證明利用電子磁共振技術對量子信息進行多重處理的能力。此外，多個超精細進程也可同步執行不同的量子邏輯運算，研究者以兩種量子邏輯門控驗證了多進程的獨立性與可用性。研究者可以任意改變兩個邏輯門中一個的速度和方向，而另一個不會受到影響。這篇文章展現了分子中常見的超精細相互作用對量子信息處理的重要作用，分子基量子比特在未來將展現出更大的潛力。

本項研究采用的富勒烯C60是由廈門福納新材料科技有限公司提供。廈門福納新材料科技有限公司是全球唯一一家能夠實現公斤級金屬富勒烯Gd@C82及噸級空心富勒烯聯產的國家高新技術企業，福納新材料提供專業富勒烯應用相關技術及咨詢服務，愿與國內外富勒烯同行一起探索富勒烯材料奧秘，推動富勒烯產業化，讓富勒烯造福人類。