前沿科技之钻石内的亚原子也拥有量子记忆

扫街

美国和德国科学家在最新研究中，将包裹于钻石内单个电子里的量子信息移入邻近的单个氮原子核内，接着使用芯片上的布线让其返回。这是科学家首次证明，钻石内的亚原子也拥有量子记忆，据此可制造出亚原子存储单元，这标志着人类朝研制出基于钻石的量子计算机迈出了关键的一步。
研究负责人、美国加州大学圣巴巴拉分校(UC Santa Barbara)自旋电子学和量子计算研究中心的David
Awschalom表示，最新发现表明，全量子信息能在室温下，在单个电子自旋和单个核自旋之间来回高保真地转换。由于亚原子核状态与外部世界之间更难发生具有破坏性的相互作用，钻石内的亚原子也拥有量子记忆这种能力有助于研制原子
, B1 P: e7 n. k% S. n. X  Z7 u层级的存储单元，进而应用到基于钻石的量子计算机中。而且，这个过程还能扩展，可以据此研制出新的固态量子设备。
该研究团队之前已经证明，能够使用氮原子束故意在钻石上制造瑕疵来捕获单个电子，从而合成出数千个这样单个的电子状态。
量子计算机需要能操作可能同时为“0”和“1”的量子状态的逻辑元件。即使在室温下，钻石中的瑕疵也能精确地做到这一点，于是科学家开始考虑利用有瑕疵的钻石来存储数据。不过，要制造出基于钻石的量子计算机仍然存在着很多挑战，其中之一是找到方法用可扩展的方式存储量子信息。传统计算机的存储器和处理器位于两个不同的物理位置，而在量子计算机中，它们则被集成在一起。该论文的主要作者、加州大学圣巴巴拉分校博士后Greg Fuchs表示，令人格外兴奋的是，氮原子本身就是瑕疵的一部分，这意味着，在量子计算机内，这些亚原子存储单元会自动地随着逻辑字节数的增加而扩展。氮原子核自旋将是获得可扩展的量子存储的好选择，困难在于如何快速地转运这种量子状态。David Awschalom解释道：“关键的突破是，使用量子物理学独特的属性——在某种特定的情况下，两个量子物体能混合成为一个新的复合体。通过将瑕疵内电子的
5 k' d1 u, L8 b' l  }3 Z- Q量子自旋状态和氮原子核的自旋状态在很短的时间内（不到1千万分之一秒）混在一起，最初被编进电子中的信息会被传递给原子核。”该论文的合著者、康斯坦茨大学的物理学家Guido Burkard表示：“其结果是，量子信息能够被很快地转运给寿命长的核自旋，这能进一步增强我们纠正量子计算中出现的错误的能力。”
4 c1 \: u, N1 Y% d* H+ X相关研究发表在本周出版的 《自然·物理学》杂志网络版上。
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也太高深了吧看不懂