 打开连尚头条，看更多新鲜猛料' 钻石是永恒的 ' 是一句陈词滥调，并不能完全概括钻石的许多奇怪属性。 但是一种新的钻石，一种含有杂质的钻石，或许会因成为了在未来量子技术中有用的东西而永恒——甚至是用于量子互联网。 这听起来可能毫无意义，让我们回顾一下。 钻石只是晶格，每个碳原子都与四个相邻的碳原子结合，形成一种坚固的网络结构。 科学家们发现了钻石的有趣用途，例如，把一些碳原子改成氮——就像做一种时光晶体一样。 一项新的实验用硅原子取代了一些碳原子，创造出了硅空位钻石，这可能会具备用于量子系统的潜在用途。 ' 我们证明，通过细致的材料工程学方法，我们能够发现 SiV0 的高度一致的光学和自旋特性，' 由普林斯顿大学助理教授 Nathalie de Leon 领导的研究人员在《科学》杂志上发表的研究报告中写道。 基本上，这些钻石的性质使它们对连接量子计算机有用。 当我提及 ' 量子 ' 时，我的意思基本上是 ' 服从量子力学的奇怪规则 '。 让我们先来考虑自旋的性质。电子可以向上或向下旋转，就像棋子可以是红色或黑色。如果我在你闭着眼睛的时候递给你一个棋子，你不会知道它的颜色——但从理论上说，如果你知道棋子袋子的每一个细节，以及我是如何把手伸进袋子的，你或许就能知道棋子是什么颜色。 但是对于电子自旋，它不是这样工作的。 如果它是量子，你可以知道关于一个系统的一切信息，但依然不知道电子是向上还是向下旋转。 这就是相干态，它通常被解释为电子的同时向上和向下自旋。 这种相干性在数学上很容易解释，但在物理上很难构建，因为来自外部世界的微小扰动就可以导致粒子在旋转中上升和下沉。 用氮原子交换碳原子的钻石有剩余的电子和晶格结构上的空隙。这个空隙具有内在性质，可以形成相干量子态。 它甚至可以和其他空隙纠缠在一起——这有点像相干性，但不是不能确定地描述单个粒子，而是多个粒子被卷入到同一个数学体系中，没有彼此就无法描述。 最终，科学家们想要建立计算设备，在这些设备中，数据可以被编码成单个自旋、相干自旋组和纠缠自旋组。 在这种情况下，你可能想让量子计算机彼此通信——创造出一种类似于量子互联网的东西。 也许你可以把量子态信息转换成一个移动的物体，比如一个光粒子 ( 称为光子 ) 。 但是，当你试图将自旋数据转换成光子上的信息时，这些含氮空位的钻石却有一个缺点——当它们释放光子时，它们的频率或颜色并不相同。 他们是不可预测的。科学家们或许可以用一颗硅空位钻石来克服这一缺陷。 ' 一个好的自旋光子界面应该总是发射出相同的光子，以一种明确的频率，而且不确定性非常低。不幸的是，氮空位钻石发射的 97% 的光子都伴随着钻石晶格振动，这种振动将光子的频率远离我们期望的频率，使得它们对量子网络任务毫无用处。' 但是，当其他人以前创造过硅空位钻石时，这项研究更进一步。 在这项研究中，作者表明硅空位钻石发射的光子具有明确的稳定频率，使它成为一个有前途的自旋光子界面。 作者证明了这一点，他们制造出了他们的钻石，并利用光进行了一系列的测试和测量。 当然，这并不是一个更接近量子互联网的飞跃。 另一项尚未经过同行评议的研究指出，除非在很大的压力下 ( 可能是地球表面空气压力的一万倍 ) ，否则钻石不会发出明亮的可翻译的光信息。 Bhaskar 说 :' 钻石需要的应变工程对将 SiV0 纳入未来的技术是一个巨大的挑战。' 原网页已经由 ZAKER 转码以便在移动设备上查看 |
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