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小钻石实现超长量子信息存储期

作者: 发布时间:2018-03-01 浏览次数:1989
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   在量子存储系统中存储信息是一个艰难的挑战,因为数据通常很快就会丢失。在TU Wien,超长存储时间现在已经用小钻石实现了。

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   一种特殊的量子系统正被TU Wien所应用,引起了全世界极大的关注。“我们使用的是有小缺陷的小钻石。”TU Wien原子和亚原子物理研究所研究小组组长Johannes Majer说。通常,钻石只由碳原子组成。通过辐照钻石,可以将一个氮原子引入到钻石结构中,在某些点上取代碳原子,然后在它旁边的晶格中留下一个未被占据的空白点。这种“晶格缺陷”被称为NV中心或氮空位中心。氮原子和空位可以呈现不同的状态,因此这个晶格缺陷点可以用来存储信息量子比特。

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   ***次,在TU Wien的原子和亚原子物理研究所的科学家们已经能够通过实验确定钻石错误失去量子信息的特征周期。钻石与微波耦合,从而可以写入和读取量子信息。这一专用的特殊微波谐振器是由TU Wien的Andreas Angerer在2016年开发的。它可以非常精确地确定钻石中还存储了多少能量。测量在极低的温度下进行,仅在绝对零度以上,在20微K。热会扰乱系统环境并消除量子信息。很明显,钻石可以在几个小时内储存它们的信息,比人们想象的要长得多。“普通计算机内存的D-RAM芯片中的信息非常不稳定,能量在几百毫秒内就会丢失,这意味着信息必须被刷新。”Johannes Majer说。

   并非所有有缺陷的钻石都提供相同的储存期。该记录由日本筑波大学的Junichi Isoya及合作团队制造的特殊钻石保持的。它在数月内被电子照射,以产生尽可能多的NV中心缺陷,而不引入任何其他有害影响。这颗钻石可以测量8小时的量子存储周期。

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   “起初,我们很难相信如此好的结果。”Johannes Majer说。因此,通过计算机模拟对这一现象进行了彻底的研究。Johannes Gugler和Peter Mohn教授(同样来自于TU Wien)进行了复杂的计算,结果解释了钻石量子储存非凡的稳定性是由于特别坚硬的钻石晶格造成的。而其他材料则显示晶格振动,这些振动会迅速导致储存的信息丢失,而在钻石中,量子信息与晶格振动的耦合非常微弱,能量可以储存几个小时。

   随着CVD合成技术的提高,洛阳誉芯金刚石通过采用气体原料(氢气、甲烷)在低于1个气压,800-1200℃的温度下采用外延生长的方式获得完全透明无色大尺寸金刚石单晶,其成分、硬度、密度等与天然钻石基本一致,而价格远远低于天然钻石;与高温高压法(HTHP)不同,CVD人工成合技术不需要使用催化剂,杜绝了生产中形成的金属夹杂、裂隙、孔洞等。

特点:打磨后的净度一般为VVS及以上级别,色度为D-J色。

可提供克拉级的钻石原胚。

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