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        2022全国黄金行业科技创新与新技术应用交流大会
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        有“瑕疵”的钻石可能是实现量子互联网的关键
        来源:本站    日期:2022/8/8    浏览量:27  

        日本横滨国立大学一个团队的新研究发现,钻石中的瑕疵(碳被氮或其他元素取代的原子瑕疵)可能为量子计算提供一个接近完美的接口(interface),有望进行更快、更安全的通信交换。该成果发表在Communications Physics期刊上,该团队发现这些被称为金刚石氮空位中心的瑕疵受磁场控制,并且与现有的量子装置不兼容。

         

        研究人员在媒体声明中表示,想象一下,尝试将一台1974年开发的早期个人电脑Altair通过WiFi连接到互联网上。虽然很难,但有可能做到。由于两种技术使用不同的语言,因此首先要进行翻译。

         

        在注意到这个问题后,他们决定开发一种连接方法,控制金刚石的氮空位中心,从而能够直接转化为量子装置。研究作者之一的Hideo Kosaka表示,要想实现量子互联网,需要量子接口通过光子(一种量子通信介质)产生远程量子纠缠。预想中的量子互联网源于一个多世纪以来的研究工作,研究人员确定了光子即是粒子也是光波,光子的波态可以揭示其粒子态信息,反之亦然。更重要的是,这两种状态可能会相互影响,可以这么说,将光波进行压缩可能会损伤粒子。即使光波跨越了很远的距离,其本质仍是纠缠在一起的。研究目标是控制纠缠,以即时安全地传输离散数据。”

         

        Kosaka还指出,之前的研究已经证明,通过对氮空位中心施加磁场,可以实现这种可控的纠缠,但要实现量子互联网,就需要一种非磁场方法。Kosaka团队成功利用微波和光偏振波来纠缠发射光子和左自旋量子比特(经典系统中信息位的量子等效物)。这些极化(polarizations)是垂直于原始震源移动的波,就像从垂直断层位移中水平辐射的地震波。

         

        在量子力学中,光子的自旋性质(无论是右旋还是左旋)决定了极化如何移动,这意味着它是可预测和可控的。关键的是,根据Kosaka的说法,在非磁场下通过这种特性诱导纠缠时,这种连接相比其他变量来说似乎是稳定的。Kosaka表示:由于极化的几何性质,我们能够产生噪声和时序误差有弹性的远程量子纠缠。

         

        Kosaka及其团队正在计划将这种方法与之前通过隐形传态实现的量子信息传输相结合,在距离很远的地点间产生量子纠缠,由此交换信息。最终目的是促进量子计算机的互联网络,从而建立一个量子互联网。

         

        来源:地质云


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