有瑕人造鉆石可作量子中繼器

原標(biāo)題：有瑕人造鉆石可作量子中繼器

據(jù)美國普林斯頓大學(xué)官網(wǎng)近日消息，該校研究人員與合作伙伴攜手，構(gòu)建出化學(xué)屬性可精確控制的人造鉆石，鉆石中的瑕疵——中性硅空位在采用光子傳輸和電子存儲量子信息方面表現(xiàn)優(yōu)異，因此，對打造新型超安全量子通信網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。

量子通信網(wǎng)絡(luò)安全性高，同時也能讓多臺量子計算機(jī)一起工作，解決現(xiàn)有技術(shù)無法應(yīng)對的問題，但科學(xué)家設(shè)計這些網(wǎng)絡(luò)時會面臨一些挑戰(zhàn)，包括如何跨越長距離保存脆弱的量子信息等。

在標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)中，可以利用中繼器來短暫地存儲并重新傳送信號，使之能傳輸至更遠(yuǎn)距離。但要制造量子中繼器，關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于找到一種既可存儲也可傳輸量子比特（量子信息的基本單位）的材料。迄今為止，傳輸量子比特的最佳途徑就是以光子的形式編碼它們，但光纖中的量子比特只能短距離傳輸，而且，光子以光速運動，很難捕獲并存儲。

最新研究負(fù)責(zé)人、普林斯頓大學(xué)電子工程系助理教授娜塔莉婭·德·里昂表示，擁有中性硅空位的人造鉆石（一個硅原子取代兩個碳原子）可作為量子網(wǎng)絡(luò)的中繼器，存儲和傳送量子比特。

研究人員與人造工業(yè)金剛石供應(yīng)商元素六合作，制造出一種電中性的硅空位。元素六公司首先疊加碳原子層形成晶體，并在此過程中添加硼原子（可擠出可能會損壞電中性的其他缺陷），接下來將硅離子植入鉆石中，然后高溫加熱鉆石，去除同樣會貢獻(xiàn)電荷的其他瑕疵，最終制造出了鉆石中的中性硅空位。

中性硅空位既有利于采用光子傳輸量子信息，也有利于采用電子存儲量子信息，是制造必要的量子特性——糾纏的關(guān)鍵要素。糾纏是指粒子對即使在分開的情況下也可以保持相關(guān)性，是量子信息安全的關(guān)鍵。

研究人員表示，接下來他們打算構(gòu)建中性硅空位和光子電路之間的接口，將來自網(wǎng)絡(luò)的光子帶入或帶出硅空位。（記者 劉霞）