新的量子比特讓我們離量子網(wǎng)絡更近了一步

科學

量子計算機或許能夠解決當今最快的傳統(tǒng)超級計算機無法解決的科學問題。量子傳感器可能能夠測量當今最敏感的傳感器無法測量的信號。量子位 (qubits) 是這些設備的構建塊?？茖W家們正在研究幾種用于量子計算和傳感應用的量子系統(tǒng)。一個系統(tǒng)，自旋量子位，是基于在構成量子位的半導體材料中的缺陷位點處對電子自旋方向的控制。缺陷可能包括與構成半導體的主要材料不同的少量材料。研究人員最近展示了如何基于碳化硅中的鉻缺陷制造高質(zhì)量的自旋量子比特。

影響

研究人員正在探索碳化硅中的鉻缺陷作為潛在的自旋量子比特。這些自旋量子位的一個優(yōu)點是它們發(fā)出的光的波長與電信光纖兼容。這意味著它們可能對使用光纖連接量子比特的量子網(wǎng)絡有用。不幸的是，材料質(zhì)量問題限制了這些自旋量子比特的生存能力。研究人員最近研究了在碳化硅中制造鉻缺陷的新方法。他們將鉻離子植入碳化硅中，然后將其加熱到 1600 攝氏度以上。這產(chǎn)生了一種具有更高量子比特質(zhì)量的自旋缺陷材料。這一結果可能導致使用當今半導體和光纖技術的量子通信。

概括

越來越多的將量子計算機和量子傳感器商業(yè)化的嘗試已經(jīng)對特定類型的量子比特進行了大量投資。然而，研究人員必須克服許多挑戰(zhàn)才能實現(xiàn)實用的量子計算、通信和傳感。一方面，他們需要更好地理解各種類型量子比特的基本限制。自旋量子比特特別有趣，因為與許多其他類型的量子比特相比，電子自旋可以長時間存儲信息。此外，這些量子比特可以在室溫下運行，并且可以使用光學器件進行控制和讀取。光學接口對于這項技術的發(fā)展非常重要，因為光子可以使用現(xiàn)有的電信光纖網(wǎng)絡長距離傳輸量子信息。

這里報道的研究表明，將鉻離子注入市售的碳化硅襯底，然后在高溫下退火，會產(chǎn)生可用于自旋量子比特的單自旋缺陷。隨著研究人員繼續(xù)尋找理想的量子比特，同樣的方法可以用來制造釩或鉬缺陷。

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