Диакритические знаки во французском. Accent aigu, accent grave, accent circonflexe. Видеоурок 1.
存储量子比特的信息或量子比比存储普通的二进制数字困难得多。它不仅仅是一个或零，而是它们之间的整个微妙的量子叠加。如果没有将电子存储在正确的材料中，电子很容易滑出这些状态，这就是为什么普林斯顿的电气工程师正在与英国制造商合作，从头开始创造更好的存储材料 - 合成钻石。他们于周四公布了他们成功的报道 科学.
几十年来，物理学家，材料工程师和其他人一直在努力实现量子加密通信的概念承诺，因为在该过程中传输的数据在理论上不受秘密监视的影响。任何试图在各方之间观察数据的尝试 - 例如海森堡不确定性原则 - 都会从根本上改变这些信息，并迅速揭示它已被泄露。问题在于存储和保存量子比特然后将它们转换为光纤就绪光子，并且使用钻石似乎是实现两者的途径。但不仅仅是任何钻石都会这样做，这就是为什么普林斯顿的团队一直在努力创造合成钻石，正如他们在论文中描述的那样。
“我们所针对的属性与量子网络有关，”电气工程师Nathalie de Leon说 逆 。在普林斯顿，德莱昂是一名助理教授，她的团队的重点主要是发明量子硬件。 “这是一个应用程序，你想要一些具有较长存储时间的东西，然后还有一个良好的光子接口，这样你就可以在很长的距离上发光。”
光子相互作用对于高速国际通信非常重要，因为沿着光缆传输的所有信息都作为离散光子穿过我们的全球基础设施 - 以69％的光速巡航。 （尼斯）。
“这给光学特性带来了很多限制，”德莱昂说。 “作为一个例子，颜色稳定非常重要。如果光子的颜色随着时间的推移而跳跃，那么这对于这些协议来说真的很糟糕。“
目前，de Leon的团队正在尝试制造这些合成钻石的版本，这些钻石可以转换为标准的1,550纳米波长，光子现在穿过光纤。目前，她的团队的合成钻石支持946纳米光子波长。 （光子“颜色”在这里有点委婉，因为这两种波长都是可见光谱外的红外线。）
她的团队刚刚成功跨越的障碍是将这些量子比存储在晶体量子中继器中，类似于当前用于防止当今光纤通信中信号丢失和降级的中继器。该过程的关键步骤是生产尽可能少的不需要的杂质（主要是氮）和它们实际上想要的更多杂质（硅和硼）的合成金刚石。
“氮气成为这些钻石中的主要缺陷，”德莱昂说。她的团队在英国钻石制造商Element Six的合作伙伴必须创造高于平均水平的真空条件，因为即使是普通的真空吸尘器也会在腔室中留下足够的氮气来污染人工制造的水晶。由于氮含有比碳更多的自由电子，氮杂质会扰乱研究人员所希望的独特电气构成。
其他小缺陷也会破坏这些钻石的量子比特储存潜力。我们的目标是在晶体框架中有一对原子大小的空位以及一个曾经存在单个碳的取代硅原子，但有时那些对可以在“空位簇”中聚集在一起，开始在烦人的情况下重新分配它们的电子，适得其反的方式。有时，金刚石表面上的抛光和蚀刻损伤也会引起多米诺骨牌效应，同时也会破坏这种电子图案。在这里添加硼 - 其中自由电子比碳少一个 - 可以提供帮助。
“我们必须做的事情，”德莱昂说，“这两种钻石都是从这种超高纯度钻石开始，然后在一些硼中生长，基本上吸收了我们无法控制的任何额外电子。然后有很多材料加工 - 无聊的东西，如热退火和最后修复表面，以确保我们仍然摆脱了许多其他类型的缺陷，给你额外的费用。
掌握这些挑战，许多人都怀疑，这是完全功能的关键，几乎不可能破解量子加密。
在几年前合成钻石诞生之前，量子光学领域的研究人员不得不依靠天然钻石来完成他们的工作 - 特别是一颗特定的钻石。
根据德莱昂的说法，量子光学领域的每个人都不得不依靠来自俄罗斯的单一天然钻石，恰好有正确比例的硼，氮和其他杂质才能使他们的研究成为可能。钻石的碎片被切割下来并分发给世界各地的研究小组。
德莱在2016年告诉普林斯顿的内部新闻服务，“许多团体都拥有自己的'神奇'俄罗斯钻石”。“在哈佛，我们称我们的'魔术爱丽丝'和'魔术鲍勃'。”
因此，TL; DR，西方科学家在制造他们自己的魔法量子计算钻石方面越来越好，而不是依赖于俄罗斯神奇的量子计算钻石。这是一个听起来很荒谬的事实句子。经典2018年。