有瑕人造钻石可作量子中继器
科技日报北京7月9日电 （记者刘霞）据美国普林斯顿大学官网近日消息，该校研究人员与合作伙伴携手，构建出化学属性可精确控制的人造钻石，钻石中的瑕疵——中性硅空位在采用光子传输和电子存储量子信息方面表现优异，因此，对打造新型超安全量子通信网络至关重要。
量子通信网络安全性高，同时也能让多台量子计算机一起工作，解决现有技术无法应对的问题，但科学家设计这些网络时会面临一些挑战，包括如何跨越长距离保存脆弱的量子信息等。
在标准通信网络中，可以利用中继器来短暂地存储并重新传送信号，使之能传输至更远距离。但要制造量子中继器，关键挑战在于找到一种既可存储也可传输量子比特（量子信息的基本单位）的材料。迄今为止，传输量子比特的最佳途径就是以光子的形式编码它们，但光纤中的量子比特只能短距离传输，而且，光子以光速运动，很难捕获并存储。
最新研究负责人、普林斯顿大学电子工程系助理教授娜塔莉娅·德·里昂表示，拥有中性硅空位的人造钻石（一个硅原子取代两个碳原子）可作为量子网络的中继器，存储和传送量子比特。
研究人员与人造工业金刚石供应商元素六合作，制造出一种电中性的硅空位。元素六公司首先叠加碳原子层形成晶体，并在此过程中添加硼原子（可挤出可能会损坏电中性的其他缺陷），接下来将硅离子植入钻石中，然后高温加热钻石，去除同样会贡献电荷的其他瑕疵，最终制造出了钻石中的中性硅空位。
中性硅空位既有利于采用光子传输量子信息，也有利于采用电子存储量子信息，是制造必要的量子特性——纠缠的关键要素。纠缠是指粒子对即使在分开的情况下也可以保持相关性，是量子信息安全的关键。
研究人员表示，接下来他们打算构建中性硅空位和光子电路之间的接口，将来自网络的光子带入或带出硅空位。
