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La decoerenza quantistica si riferisce al processo in cui un sistema quantico interagisce con il suo ambiente, causando la perdita di coerenza dello stato quantico. Il meccanismo principale è che il sistema quantico si impiglia con l'ambiente, causando la diffusione delle informazioni di fase del sistema nell'ambiente, manifestato macroscopicamente come il crollo degli stati quantici e l'emergere di comportamenti statistici classici. Nel calcolo quantistico, la sovrapposizione e l'ingrollo dei bit quantistici sono la base delle loro capacità di calcolo parallele, ma la decoerenza può interrompere queste proprietà quantistiche.

L'impatto della decoerenza quantistica sul calcolo quantistico si riflette principalmente in tre aspetti: in primo luogo, vincoli di tempo, in cui la durata delle operazioni quantistiche deve essere più breve del tempo di decoanza, altrimenti i risultati del calcolo saranno inaffidabili; Il secondo è il requisito per la correzione degli errori, in cui gli errori causati dalla decoerenza devono essere corretti attraverso i codici di correzione degli errori quantistici (come i codici di superficie) o le tecniche di disaccoppiamento dinamico; Il terzo è i vincoli di progettazione hardware, che promuovono lo sviluppo di bit quantistici superconduttori, trappole ioni e altri sistemi e sopprimono la decoerenza attraverso ambienti a bassa temperatura o sotto vuoto. Ad esempio, i qubit superconducenti riducono il rumore ambientale avvicinandosi a gradi zero assoluti, mentre le trappole ioni riducono le interazioni attraverso l'isolamento del campo elettromagnetico, sia per estendere il tempo di decoanza e migliorare la fattibilità computazionale.

Le tecniche di soppressione della decoerenza esistenti includono principalmente i codici di correzione degli errori quantistici, il controllo delle interferenze del campo magnetico e l'uso di sottospazi liberi dalla decoerenza. Ad esempio, la tabella di marcia di IBM rilasciata nel giugno 2025 ha chiaramente identificato la correzione dell'errore quantistico (QEC) come il percorso fondamentale per sopprimere la decoerenza, riducendo la domanda di qubit fisici di qubit logici del 90% attraverso i codici di controllo della parità a bassa densità (QLDPC), richiedendo solo 12 qubit fisici per supportare 1 qubit logico, riducendo significativamente le velocità di errore. Inoltre, l'applicazione della tecnologia di decodifica in tempo reale e dell'architettura modulare ha ulteriormente migliorato la stabilità del calcolo quantistico.

I qubit di spin sono bit quantistici che utilizzano lo stato di spin di elettroni o nuclei atomici per rappresentare le informazioni quantistiche. I suoi vantaggi risiedono nell'avere un tempo di coerenza più lungo e una maggiore precisione di manipolazione. Gli stati di spin di elettroni e nuclei atomici sono relativamente stabili e meno sensibili al rumore ambientale, avendo così un tempo di decoerenza più lungo. Inoltre, è possibile ottenere una manipolazione ad alta precisione dei qubit di spin attraverso tecniche come campi magnetici e impulsi a microonde.

Sebbene Spin Qubits abbiano molti vantaggi, affrontano anche alcune sfide. Ad esempio, i qubit di spin sono suscettibili al rumore ambientale come il rumore di carica e il rumore del campo magnetico, portando alla decoerenza. Inoltre, le tecniche di preparazione e manipolazione delle qubit di spin non sono ancora abbastanza mature e richiedono ulteriori ricerche e miglioramenti. Soprattutto quando si opera bit quantistici in campi magnetici bassi, sebbene il tempo di transizione della fase misurata possa raggiungere 17,6 μ s, un'elevata fedeltà deve ancora essere mantenuta in ambienti ad alta temperatura, il che pone requisiti più elevati per il materiale e la progettazione strutturale dei bit quantistici.

Il reticolo Lih appartiene al sistema cubico centrato sul viso, con ogni quattro lih che formano una singola cella e una costante reticolare di 4,1 Å. La forma del cristallo varia a seconda delle condizioni di preparazione e può essere in polvere di cristallo bianco, opalescente di vetro con sezioni trasversali cristalline o cristalli a forma di ago. La diversità di questa struttura cristallina riflette i cambiamenti microstrutturali di LIH in diverse condizioni di preparazione e fornisce anche possibilità per la sua applicazione nel calcolo quantistico.

LIH è un tipico composto ionico composto da catione di litio (li ⁺) e anione idrogeno (H ⁻). Il litio e l'idrogeno sono legati principalmente da legami ionici, che danno al LIH caratteristiche tipiche dei composti ionici, come elevati punti di fusione e ebollizione e la capacità di condurre elettricità in uno stato fuso. Questa struttura di legame chimico stabile aiuta a ridurre l'impatto del rumore ambientale sui bit quantistici all'interno del reticolo LIH.

Gli ioni idrogeno negativi (H ⁻) hanno una struttura elettronica unica e la loro distribuzione delle nuvole di elettroni può avere un impatto sui qubit di spin circostanti. Nel reticolo LIH, la nuvola elettronica di ioni idrogeno negativa può interagire con la nuvola di elettroni di qubit di spin, fornendo una certa protezione per le qubit di spin. Questa interazione può ridurre la sensibilità delle qubit di spin al rumore ambientale regolando la loro struttura del livello di energia.