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有瑕人造钻石可用来作量子中继器
时间:2018-07-12 07:59:16 来源:科技日报

据美国普林斯顿大学官网近日消息,该校研究人员与合作伙伴携手,构建出化学属性可精确控制的人造钻石,钻石中的瑕疵——中性硅空位在采用光子传输和电子存储量子信息方面表现优异,因此,对打造新型超安全量子通信网络至关重要。

量子通信网络安全性高,同时也能让多台量子计算机一起工作,解决现有技术无法应对的问题,但科学家设计这些网络时会面临一些挑战,包括如何跨越长距离保存脆弱的量子信息等。

在标准通信网络中,可以利用中继器来短暂地存储并重新传送信号,使之能传输至更远距离。但要制造量子中继器,关键挑战在于找到一种既可存储也可传输量子比特(量子信息的基本单位)的材料。迄今为止,传输量子比特的最佳途径就是以光子的形式编码它们,但光纤中的量子比特只能短距离传输,而且,光子以光速运动,很难捕获并存储。

最新研究负责人、普林斯顿大学电子工程系助理教授娜塔莉娅·德·里昂表示,拥有中性硅空位的人造钻石(一个硅原子取代两个碳原子)可作为量子网络的中继器,存储和传送量子比特。

研究人员与人造工业金刚石供应商元素六合作,制造出一种电中性的硅空位。元素六公司首先叠加碳原子层形成晶体,并在此过程中添加硼原子(可挤出可能会损坏电中性的其他缺陷),接下来将硅离子植入钻石中,然后高温加热钻石,去除同样会贡献电荷的其他瑕疵,最终制造出了钻石中的中性硅空位。

中性硅空位既有利于采用光子传输量子信息,也有利于采用电子存储量子信息,是制造必要的量子特性——纠缠的关键要素。纠缠是指粒子对即使在分开的情况下也可以保持相关性,是量子信息安全的关键。

研究人员表示,接下来他们打算构建中性硅空位和光子电路之间的接口,将来自网络的光子带入或带出硅空位。

编辑:(编辑:zr)

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