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      設計師鉆石有朝一日可以幫助建立量子互聯(lián)網(wǎng)
      
			
      
				2018-11-20 12:16:19
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			  來源：ScienceNews
			
      
		
      
				
		
      
			
      一種新型的人造鉆石是量子記憶的其余部分。
      

      與其他合成鉆石不同，新鉆石既可以存儲量子信息很長時間，也可以清楚地傳輸，但新鉆石可以兼得。這種設計師水晶，在7月6日的科學中描述，可能是量子互聯(lián)網(wǎng)的關鍵組成部分。這樣一個未來主義的通信網(wǎng)絡將允許人們發(fā)送超級固定消息并連接世界各地的量子計算機。
      

      設計師鉆石有朝一日可以幫助建立量子互聯(lián)網(wǎng)
      

      合成金剛石可以作為量子存儲，這要歸功于其碳晶格中的一種缺陷，其中兩個相鄰的碳原子被一個非碳原子和一個空的空間取代。該配對表現(xiàn)出稱為自旋的量子特性，其可以處于“向上”狀態(tài)，“向下”狀態(tài)或兩者同時處于“向上”狀態(tài)。這些狀態(tài)中的每一個都反映了一些量子數(shù)據(jù)或量子位，其可以是一次為1,0或兩者。鉆石通過光纖粒子或光子編碼來傳輸量子比特，這些粒子穿過光纖電纜。
      

      存儲Qubit的金剛石缺陷通常由氮原子制成，這可以存儲量子數(shù)據(jù)毫秒 - 在量子領域相對較長的時間。但氮缺陷無法清楚地傳達這些數(shù)據(jù)。它們在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)射出輕微的粒子，這會混淆寫入光子的量子信息。
      

      普林斯頓大學的電氣工程師Nathalie de Leon解釋說，硅原子產(chǎn)生的缺陷會更精確地發(fā)光，但由于它們與附近的粒子發(fā)生電相互作用，直到現(xiàn)在還無法存儲量子比特超過幾納秒。
      

      De Leon及其同事通過在注入硼的鉆石中鍛造硅缺陷來解決這個問題。這種額外的化學成分可以保護細微的硅缺陷免受與附近顆粒的電相互作用，從而擴展缺陷的量子記憶。注入硼的晶體幾乎可以與氮缺陷的長期量子記憶相媲美，存儲量子位大約一毫秒。它提供了一個干凈的光子讀數(shù)，以完全相同的頻率發(fā)射約90%的光子 - 相比之下只有3%的光子被氮缺陷吐出。
      

      哈佛大學的應用物理學家和電氣工程師Evelyn Hu表示，調(diào)整硅缺陷的環(huán)境是“極其創(chuàng)造性的方式”，以幫助更好地控制量子比特。
      

      芝加哥大學的物理學家和量子工程師David Awschalom表示，這種新型人造金剛石可用于構建稱為長距離量子通信量子中繼器的設備，但他沒有參與這項工作。帶有Qubit的光子在信號被擾亂之前只能通過光纖傳播大約100公里。捕獲，存儲和重新發(fā)射光子的量子中繼器可以作為光纖電纜之間的墊腳石，以擴展未來網(wǎng)絡的范圍。
      
			

			
        
      
			
      
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