美國和加拿大科學家開展的一項實驗表明，已延用135年的阿倫尼烏斯公式需進行修改，才能應用于量子領域。相關論文發(fā)表于新一期《物理評論X》雜志。
阿倫尼烏斯公式由1903年諾貝爾化學獎得主、瑞典科學家斯萬特·奧古斯特·阿倫尼烏斯創(chuàng)立，揭示了化學反應速率常數隨溫度變化的關系。
在最新研究中，耶魯大學羅德里戈·科蒂尼亞斯等人，利用一個小型超導電路構建了一個量子比特。他們利用微波，使電路中的電流在兩個勢能阱內振蕩。由于量子隧穿效應，系統內的干擾可能會使量子比特意外地從一個勢能阱躍遷到另一個阱。
根據阿倫尼烏斯公式，增加兩個勢能阱之間的能量差，應該會使量子比特在它們之間發(fā)生量子隧穿的頻率呈指數級下降，從而得到一條平滑的曲線，但實驗結果卻呈現為一條類似樓梯的鋸齒線。
研究人員分析發(fā)現，造成這一差異的原因在于量子比特的能級約束。在宏觀世界中，阿倫尼烏斯公式假設量子比特可擁有任何能級，但在量子理論中，只允許其擁有一組特殊的離散能級。因此，阿倫尼烏斯公式必須經過修改，才能應用于量子領域。研究人員表示，在易受量子效應影響的系統中使用傳統的阿倫尼烏斯公式，可能會導致較大誤差。
這一意外發(fā)現幫助研究人員對量子比特進行了改進，使其在一個勢能阱中的停留時間相比以往延長了10倍。這提升了量子比特的可靠性，對于量子計算機的研制至關重要。( 劉霞)
