全球著名的人造鉆石超材料生產商六元素公司(Element Six)7日表示,美國哈佛大學和加州工學院以及德國馬普光量子研究所合作,利用該公司獲得的單晶體人造鉆石,創下了室溫量子比特存儲時間超過1秒鐘的新紀錄。這是人類首次實現用一種材料在常溫下將量子比特存儲如此長時間。
研究人員認為,人造鉆石系統的多能性、穩定性和潛在的延展性有望讓其在量子信息科學和量子傳感器領域開拓新的應用。六元素公司位于英國阿斯科特的人造鉆石研發小組用化學氣相沉積技術開發出新的人造鉆石生長工藝。公司創新主任斯蒂芬·庫伊表示,人造鉆石科學領域發展迅速,新鉆石合成工藝能將雜質控制在兆分之幾,這是真正的納米工程化學氣相沉積鉆石合成技術。
參與合作的哈佛大學物理學教授海爾·魯金表示,六元素公司獨特的人造鉆石材料是研究獲得進展的核心,常溫下單個量子比特存儲時間超過1秒是一項十分令人興奮的成果,它是初始化、存儲、控制和測量4項需求的結合。新發現有望幫助人們開發新的量子通信和技術,在近期則有助于研發新的量子傳感器。
量子信息處理涉及操縱人造鉆石中單個原子尺寸的雜質和探討單個電子自旋量子特性,新的研究成果代表著量子信息處理的最新發展。在量子力學中,電子量子自旋(量子比特)可以同時是0和1,此特性提供了量子計算的框架,同時也提出了更直接的應用,如新的磁傳感技術。
總編輯圈點
誰會對1秒鐘錙銖必究呢?但從量子的標準來看,這算是很長一段時間了。在量子計算的構建過程中,長期以來人們都只能局限在數公里的范圍內利用量子點傳輸量子信息,而如果一種材料能做到捕捉、較長時間的穩定存儲住繼而轉發信息,也就意味著擴大了量子網產生作用的區域。更何況,很多物質的量子態都要求接近絕對零度,能在室溫下操作量子比特,尤顯珍貴。