T1与T2相干时间
T1（能量弛豫时间）和T2（相位相干时间）是决定量子比特能存活多久的两个时间常数：T1衡量|1⟩衰减回|0⟩的速度，T2衡量叠加态保持相位的时长。
这是什么意思
真实的量子比特是一个开放量子系统：它不断与环境中不受控制的自由度相互作用，Bloch-Redfield模型用两个时间常数刻画由此产生的退相干。T1（纵向弛豫时间）决定被激发的量子比特从|1⟩失去能量回到|0⟩的速度。测量方法是施加一个Xπ脉冲后扫描等待时间τ，激发态布居数呈指数衰减。T2（横向弛豫时间）决定叠加态内部的相位关系能存活多久，用拉姆齐干涉法测量——能量可以还在，相位信息却已泄漏。在门操作期间，相干受限误差在一阶近似下与暴露时间成正比：ε_coh ∼ T_gate/T_coh。已部署transmon的T1通常在100–300 µs之间，2025年的实验室纪录已接近1 ms——即便100 µs也约为40 ns门的2,500倍，听起来很充裕，但当电路串联数千个门时很快就会耗尽。关键在于，T1和T2是活的数值：同一芯片上的量子比特彼此不同，而且逐日漂移，这正是设备必须持续重新校准的原因。生活类比
常见误解
- T1和T2不是设备的固定常数——同一芯片上的量子比特之间可能相差数倍，即使同一个量子比特的数值也会逐日漂移。昨天的最优脉冲今天未必最优。
- 简单误差公式 ε ≈ T_gate/T_coh 并非总是有效——它完全不含泄漏项，因此在泄漏受限（短门）区间会严重低估激进缩短门操作的真实误差。
要点总结
- T1（纵向弛豫）是|1⟩→|0⟩的能量衰减时间，通过施加Xπ脉冲后扫描等待时间τ得到指数衰减曲线来测量——Krantz指南中的实测示例为T1 = 85 µs。
- T2（横向弛豫）是叠加态相位相干的寿命，用拉姆齐干涉法测量——能量可以幸存而相位已丢失。
- 现代transmon可达T1 ≈ 100 µs，约为40 ns门的2,500倍——听起来充裕，但数千个门的电路很快就把它烧光。
- 相干误差随暴露时间增长：ε_coh ∼ T_gate/T_coh——仅在相干受限（慢门）区间有效。
检验你的理解
用讲给6岁孩子的版本：哪一对一词比喻分别对应T1和T2？
- A.T1 = 合唱团, T2 = 气球
- B.T1 = 气球, T2 = 合唱团
- C.T1 = 梯子, T2 = 气球
- D.T1 = 秋千, T2 = 梯子
查看答案
答案: B. T1 = 气球, T2 = 合唱团
原因: T1是漏气的气球：充入|1⟩的能量泄漏回|0⟩。T2是失去节奏的合唱团：能量还在，但共享的相位——'整齐劲儿'——没了。
简单估计式 ε ≈ T_gate/T_coh 在什么时候会严重误导你？
- A.门非常慢时（相干受限区间）
- B.门非常快时（泄漏受限区间）
- C.T1比T2长时
- D.它总是精确的，从不误导
查看答案
答案: B. 门非常快时（泄漏受限区间）
原因: 该公式不含泄漏项，因此在短门的泄漏受限区间会严重低估真实误差。只有在慢门的相干受限区间它才是合理的一阶估计。
先修概念
一次文献: Krantz et al., A Quantum Engineer's Guide to Superconducting Qubits, Appl. Phys. Rev. 6, 021318 (2019), doi:10.1063/1.5089550
T1/T2 definitions and measurement protocols (Xpi + tau sweep, Ramsey) per Krantz SIII. Typical T1 values are explicitly phrased as approximate/era-dependent in the text; drift caveat sourced to arXiv:2606.03815 (verified 2026-07-03). Numbers refreshed 2026-07-10: deployed-transmon T1 typically 100-300 us; ~1 ms lab record per Aalto Univ., Nat. Commun. (2025).