（文章來源：博科園）

橫濱國立大學(xué)研究人員實(shí)現(xiàn)在鉆石內(nèi)安全地傳送量子信息，這項(xiàng)研究對(duì)量子信息技術(shù)（共享和存儲(chǔ)敏感信息的未來）具有重大意義。其研究成果于2019年6月28日發(fā)表在《通信物理學(xué)》上。橫濱國立大學(xué)工程學(xué)教授、該研究作者小坂秀夫(Hideo Kosaka)說：量子隱形傳態(tài)允許把量子信息轉(zhuǎn)移到一個(gè)原本無法進(jìn)入的空間，它還允許將信息傳輸?shù)搅孔觾?nèi)存中，而不會(huì)泄露或破壞存儲(chǔ)的量子信息。

在這種情況下，不可接近的空間由鉆石中的碳原子組成，鉆石由相互連接的碳原子組成，但又各自含有碳原子，它擁有量子隱形傳態(tài)的完美條件。一個(gè)碳原子的原子核里有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子，周圍有6個(gè)自旋電子。當(dāng)原子結(jié)合成金剛石時(shí)，它們形成了一個(gè)非常堅(jiān)固的晶格。然而，鉆石也有復(fù)雜的缺陷，比如氮原子存在于碳原子應(yīng)該存在的兩個(gè)相鄰空位中的一個(gè)，這種缺陷稱為氮空位中心，在碳原子的包圍下，氮原子的核結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了小納米磁珠。

為了操縱氮空位中的電子和碳同位素，研究團(tuán)隊(duì)在鉆石表面綁上了一根大約四分之一人類頭發(fā)寬度的電線。將微波和無線電波應(yīng)用到金屬絲上，在鉆石周圍形成一個(gè)振蕩磁場。塑造了微波，為鉆石內(nèi)部量子信息的傳輸創(chuàng)造了最佳、可控的條件。接著用氮納米磁鐵固定了一個(gè)電子，利用微波和無線電波，迫使電子自旋與碳核自旋糾纏在一起——電子和碳原子原子核的角動(dòng)量。電子自旋在納米磁珠產(chǎn)生的磁場中分解，使其易于糾纏。

一旦這兩部分糾纏在一起，也就是說它們的物理特性糾纏在一起，無法單獨(dú)描述，就會(huì)引入一個(gè)包含量子信息的光子，電子就會(huì)吸收光子。這種吸收允許光子的偏振態(tài)被轉(zhuǎn)移到碳中，而碳是由糾纏電子介導(dǎo)的，這表明了信息在量子水平上的隱形傳輸。

光子存儲(chǔ)在另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的成功，建立了兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的糾纏。這一過程被稱為量子中繼器，它可以在量子場中從一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的單個(gè)信息塊。最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可伸縮的量子中繼器，用于長距離量子通信，分布式量子計(jì)算機(jī)用于大規(guī)模量子計(jì)算和計(jì)量。
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