【據(jù)美國哈佛大學(xué)網(wǎng)站2018年5月22日報(bào)道】美國哈佛大學(xué)John A.Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）與英國劍橋大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種解決量子記憶的新方案，該方案通過可調(diào)諧的金剛石串提高了量子記憶的效率。量子互聯(lián)網(wǎng)通信已成為開發(fā)安全快捷網(wǎng)絡(luò)的新路徑，而量子網(wǎng)絡(luò)傳輸需要高效的量子存儲器作為其核心部件。傳統(tǒng)的量子存儲器對環(huán)境極為敏感，附近原子的振動會破壞量子記憶信息的能力。目前，研究人員依靠極低的溫度來平衡原子附近的振動，但實(shí)現(xiàn)低溫的成本過高。為此，SEAS的研究人員另辟蹊徑，利用晶體的雜質(zhì)效應(yīng)，設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)的金剛石串，將量子記憶能力從幾十納秒提高到了幾百納秒，以此在量子芯片上容納更多的操作空間，同時節(jié)省了實(shí)現(xiàn)低溫所需的成本。金剛石中的雜質(zhì)，也就是硅空位有色中心，可充當(dāng)量子比特位。在該中心被捕獲的電子能夠充當(dāng)記憶存儲單位，并且可以從該中心發(fā)射單光子的紅光，以充當(dāng)量子互聯(lián)網(wǎng)的長距離信息載體。但隨著金剛石晶體中原子的隨機(jī)振動，中心的電子會快速遺忘要求量子信息。為了提高量子比特在雜志環(huán)境中的記憶力，研究人員將有色中心的金剛石晶體刻成了一根細(xì)線，大約1微米寬（比頭發(fā)絲細(xì)百倍），并將電極連接到任意一側(cè)。通過施加電壓，金剛石弦拉伸并增加電子敏感的振動頻率，就像收緊吉他弦會增加弦的頻率或音調(diào)一樣。通過在弦線中增加張力，研究人員增加了電子敏感的振動的能量范圍，這意味著金剛石弦只能感受到高能量的振動。這一過程有效地將晶體周圍的振動轉(zhuǎn)變?yōu)椴幌嚓P(guān)的背景音，使得空位內(nèi)的電子能夠?qū)⑿畔⒈３謹(jǐn)?shù)百納秒，這在量子尺度上是非常長的時間。這些可調(diào)諧的金剛石弦或成為未來量子互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。該研究項(xiàng)目獲得了美國國家科學(xué)基金會資助的量子材料綜合中心，海軍研究辦公室量子光力學(xué)多學(xué)科大學(xué)研究計(jì)劃，美國國家科學(xué)基金會前沿研究與創(chuàng)新計(jì)劃ACQUIRE，劍橋大學(xué)，ERC合并器Grant PHOENICS計(jì)劃和EPSRC 量子技術(shù)中心NQIT計(jì)劃的資助。相關(guān)研究論文發(fā)表在《Nature Communications》上。