搜索
缺点即优势！未来量子计算机的新帮手
2014-12-30 16:25:51 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯（慕雪/编译）在设计世界上第一个通用量子计算机的比赛中，一种被称为氮-空位(NV)中心的特殊钻石缺陷发挥了巨大作用。该缺陷能记录或储存量子信息并且以光的形式将其传输，但是这个信号十分微弱，很难被识别、提取和传输。现在，来自哈佛大学、加州大学圣芭芭拉分校和芝加哥大学的合作研究团队在有效增强氮-空位(NV)中心的光发射强度方面迈出了重要一步，这也是未来量子计算机使用该缺陷的关键步骤。
氮-空位(NV)中心由一个氮原子和一个空位组成，含有一个未配对电子，由于该电子的自旋属性而使氮-空位(NV)中心具有储存信息的能力。在室温下，研究人员可通过观察激光照射后氮-空位(NV)中心所发出的特定频率的光强度来“读取”电子自旋状态，但这种情况很难被读取，所以为了放大信号，研究人员使用了一种称为光子腔的结构，它由多个纳米孔组成。“一个与氮-空位(NV)中心正确匹配的光子腔能大大增强它们的能力，”哈佛大学研究员伊芙琳·胡说。
光子腔中最佳增强氮-空位(NV)中心信号的位置是被称为“热点”的地方，此处光子腔共振最强，但要确保原子大小缺陷的位置与“热点”完美匹配是非常困难的，就如在黑暗房间中，让一个光束照射到超小发射机一样困难。因此，研究人员最终目标是确保光束始终能撞击到发射机，即光子腔的场能与氮-空位(NV)中心重叠，为此，研究团队采用了三角掺杂技术来控制钻石缺陷的深度，取得了显著成效。“将旋转平面集成到这些结构中使得在未来的技术中我们能操纵自旋光子的相互作用，”芝加哥大学研究员David Awschalom说。这项技术将氮-空位(NV)中心的可能位置限定在大约200纳米厚的金刚石薄膜内的一个大约6纳米厚的夹层内，然后研究人员在薄膜内蚀刻小孔来创造光子腔，这种方法能将氮-空位(NV)中心发射光的强度提高30倍。研究人员认为通过控制缺陷的水平位置还能进一步提高光强度，所以研究人员正致力于实现完全的3D控制法。
氮-空位中心并不是量子位的唯一候选，但它因为其能在室温下保持自旋状态的特性使得越来越多的人对它产生兴趣，因为这个属性能让量子信息保存相对较长的时间。氮-空位中心不仅能用于计算机领域，还能用于诸如分子级磁性、测量单个细胞属性的温度传感器等领域。
- • 两篇Nature发布癌症重大突破：世界首创减少癌细胞转移的新方法 2023-08-04
- • 科技新篇章，共同聚焦2023宽禁带半导体先进技术创新与应用发展 2023-07-25
- • 纳米孔测序仪：小小“身躯”却是高精尖技术的“集大成者”——访齐碳科技联合创始人兼首席科学家白净卫 著作权归作者所有。 商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。 2023-07-11
- • 906项 2023年度河北省科学技术奖受理项目公示 2023-07-05
- 网友评论:
- 已有0条评论
②本网转载并注明自其它来源的作品或会员自行上传的资料，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
③如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
