“钻石的缺陷”为量子计算机提供完美接口

展全思梦 2025-11-02 06:06:48

“钻石的缺陷”为量子计算机提供完美接口

“钻石的缺陷”为量子计算机提供完美接口 字体： 小 中 大 分享到： “钻石的缺陷”为量子计算机提供完美接口 2021-12-16 09:33:52 来源：科技日报

研究人员基于量子隐形传态在远程位置之间产生量子纠缠。图片:日本横滨国立大学

钻石中的缺陷，即碳被氮或其他元素取代的原子缺陷，可能为量子计算提供近乎完美的接口。然而，这些被称为金刚石氮空位中心的缺陷是由磁场控制的，这与现有的量子器件不兼容。日本研究人员开发了一种界面方法，通过允许直接转换到量子器件来控制钻石的氮空位中心。该研究成果发表在15日的《通信物理》杂志上。

论文作者、日本横滨国立大学高等科学研究所量子信息研究中心、工科研究生院物理系的Hideo Kozaka教授表示，为了实现量子互联网，需要一个量子接口来产生光子的远程量子纠缠，这是一种量子通信介质。

在量子互联网中，研究人员确定光子既是粒子又是光波，其波态可以揭示其粒子态的信息，反之亦然。更重要的是，这两种状态可以相互作用，压缩波可能会挫伤粒子。他们的本质是交织在一起的，即使相隔很远。目的是控制纠缠以实时安全地传输离散数据。

坂本表示，之前的研究表明，这种受控纠缠可以通过在氮空位点的中心施加磁场来实现，但需要一种非磁场的方法才能更接近量子互联网的实现。

研究小组成功地利用微波和偏振光波将发射的光子纠缠在一起，留下自旋量子比特，这是经典系统中信息比特的量子等价物。这些极化是垂直于原始震源移动的波，就像垂直断层位移产生的水平辐射的地震波一样。在量子力学中，光子的自旋属性(右手或左手)决定了偏振如何移动，这意味着它是可预测和可控的。至关重要的是，根据坂本的说法，当纠缠是由非磁场中的这一特性引起时，这种联系似乎对其他变量是稳定的。

偏振的几何特性使研究人员能够产生长程量子纠缠，这种纠缠对噪声和时间误差具有弹性。研究小组将这种方法与之前演示的通过隐形传态进行量子信息传输相结合，产生量子纠缠以及由此产生的远程位置之间的信息交换。坂本表示，研究的最终目标是促进量子计算机网络的互联，以建立量子互联网。(记者张)据

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