目前的大部分研究都是关于开发涉及在非常低的温度下工作。 让它们更实用于日常使用的挑战是让它们在室温下工作。
这里的突破来自于一些日常材料的使用，以及细节本周发布在自然通讯。
典型的现代计算机使用离散位的二进制数字系统（表示为 0 或 1）来表示信息。
量子计算机使用一系列量子位或量子位。 它们可以将信息表示为 0 或 1 或 0 到 1 之间的一系列状态中的任何一个，称为这些量子位的量子叠加。
正是这一飞跃使得能够比当今的典型计算机更快、更强大地解决问题。
一切尽在旋转
电子有电荷和自旋 ? 自旋决定了原子是否会产生磁场。 自旋也可以用作量子位，因为它可以经历自旋向上和自旋向下量子态之间的转变，通常用 0 和 1 表示。
但电子自旋态因此需要具有很强的抗“退相干”能力。 这是量子叠加过程中电子自旋的无序，导致信息丢失。
电子自旋寿命受以下因素影响晶格振动在材料和邻近的磁相互作用中。 需要超过 100 纳秒的长电子自旋寿命。
将材料冷却至接近绝对零的低温（-273°C）确实可以延长旋转寿命。 纯磁导电材料的使用也是如此。
酷计算
因此，使用硅或金属等原子重材料的量子器件需要冷却到接近绝对零的低温。
其他材料已被用来在室温下进行量子操作。 但这些材料需要进行同位素工程，这需要核反应堆等大型设施，并且对量子位密度造成限制。
金属有机簇化合物等分子也已被使用，但它们也需要低温和同位素工程。
关于将量子位材料系统应用于量子计算的可行性，需要考虑明确且既定的权衡。
室温下电子自旋寿命超过 100 纳秒的轻原子量导电材料将允许实用的量子计算。 这种材料将结合当前固态材料量子位方案的最佳方面。
为什么需要樟脑丸
我们已经证明，由碳纳米球组成的类金属材料可以在室温下实现较长的传导电子自旋寿命。
这种材料是通过燃烧樟脑丸中的活性成分萘简单地生产出来的。
该材料以固体粉末形式生产并在空气中处理。 然后可以将其分散在乙醇和水溶剂中，或直接沉积在玻璃等表面上。 由于材料非常均匀，因此可以对散装固体粉末进行测量。
这使我们能够在室温下实现 175 纳秒的电子自旋寿命新纪录。 这听起来可能不是很长的时间，但它超出了量子计算应用的先决条件，比量子计算中发现的时间长了大约 100 倍。。
这可能是由于材料的传导电子自掺杂及其纳米空间限制。 这基本上意味着这些球体可以完全由碳制成，同时保留其独特的电子特性。
我们的工作现在开启了在室温下在导电材料中操纵自旋量子位的可能性。 该方法不需要主体材料的任何同位素工程、自旋携带分子的稀释或低温。
原则上，它可以实现比其他有前途的量子位（例如硅中使用的量子位）更高密度的量子位封装。
降低成本
使用常见实验室试剂非常容易地制备碳材料，减少了实现实用量子计算的许多技术障碍。
例如，将材料冷却到接近绝对零所需的制冷系统可能成本高达数百万美元，并且占用大房间大小的物理空间。
要建造一台量子计算机，我们需要证明量子位可以进行涉及量子态叠加的操作，还需要建造一个功能齐全的量子逻辑门（开关）。
在我们的工作中，我们展示了前者，同时使后者成为工程问题而不是突破性科学问题。 下一步将是构建一个量子逻辑门——一个实际的设备。
令人兴奋的是，该材料以适合器件加工的形式制备。 我们已经证明单个导电碳纳米球可以在硅表面上隔离。
原则上，这可能为集成到现有硅技术或基于薄膜的电子产品上的高密度纳米球量子位阵列提供初步途径。
