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        設(shè)計(jì)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(lái)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(chǔ)量子信息很長(zhǎng)時(shí)間，也可以清楚地傳輸，但新鉆石可以兼得。這種設(shè)計(jì)師水晶，在7月6日的科學(xué)中描述，可能是量子互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分。這樣一個(gè)未來(lái)主義的通信網(wǎng)絡(luò)將允許人們發(fā)送超級(jí)固定消息并連接世界各地的量子計(jì)算機(jī)。
        

        設(shè)計(jì)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(chǔ)，這要?dú)w功于其碳晶格中的一種缺陷，其中兩個(gè)相鄰的碳原子被一個(gè)非碳原子和一個(gè)空的空間取代。該配對(duì)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(shí)處于“向上”狀態(tài)。這些狀態(tài)中的每一個(gè)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(guò)光纖粒子或光子編碼來(lái)傳輸量子比特，這些粒子穿過(guò)光纖電纜。
        

        存儲(chǔ)Qubit的金剛石缺陷通常由氮原子制成，這可以存儲(chǔ)量子數(shù)據(jù)毫秒 - 在量子領(lǐng)域相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間。但氮缺陷無(wú)法清楚地傳達(dá)這些數(shù)據(jù)。它們?cè)诤軐挼念l率范圍內(nèi)發(fā)射出輕微的粒子，這會(huì)混淆寫入光子的量子信息。
        

        普林斯頓大學(xué)的電氣工程師Nathalie de Leon解釋說(shuō)，硅原子產(chǎn)生的缺陷會(huì)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(wú)法存儲(chǔ)量子比特超過(guò)幾納秒。
        

        De Leon及其同事通過(guò)在注入硼的鉆石中鍛造硅缺陷來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這種額外的化學(xué)成分可以保護(hù)細(xì)微的硅缺陷免受與附近顆粒的電相互作用，從而擴(kuò)展缺陷的量子記憶。注入硼的晶體幾乎可以與氮缺陷的長(zhǎng)期量子記憶相媲美，存儲(chǔ)量子位大約一毫秒。它提供了一個(gè)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(xué)的應(yīng)用物理學(xué)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(xué)的物理學(xué)家和量子工程師David Awschalom表示，這種新型人造金剛石可用于構(gòu)建稱為長(zhǎng)距離量子通信量子中繼器的設(shè)備，但他沒(méi)有參與這項(xiàng)工作。帶有Qubit的光子在信號(hào)被擾亂之前只能通過(guò)光纖傳播大約100公里。捕獲，存儲(chǔ)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(kuò)展未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的范圍。
        
			

			
          
        
			
        
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