钻石内信息的量子隐形传态。免费技术图书馆新闻

钻石内部信息的量子隐形传输

08.07.2019

日本科学家已经成功实现了量子隐形传态。

横滨国立大学工程学教授、该研究的作者 Hideo Kosaka 说：“量子隐形传态允许你将量子信息传输到一个不同的、无法进入的空间。” “它还允许将信息传输到量子存储器，而不会暴露或破坏已经存储的数据，”他补充说。

在这种情况下，“无法进入的空间”由钻石内部的碳原子组成。钻石由相互连接但又足够分离的原子组成，使其成为测试隐形传态力学的理想介质。在其原子核中，每个碳原子包含六个质子和中子，被六个自旋电子包围。因此，当原子结合成一个单一的金刚石结构时，它们会形成一个特别坚固的晶格。但是，当然，它可能包含缺陷——例如，当一个氮原子意外地取代了一个碳原子时。这种缺陷称为氮空位中心。被碳原子包围的氮原子核的结构创造了小坂所说的纳米磁体。

为了操纵空位中心的电子和碳同位素，Kosaka 和团队将一根大约四分之一人类头发宽度的金属丝连接到钻石表面。之后，他们使用微波辐射在钻石周围产生了一个振荡磁场。氮“纳米磁体”用于固定电子。然后，使用无线电波和电波，该团队使电子的自旋与碳的核自旋交织在一起，从而使它们实际上合二为一，不再可以彼此分开考虑。这时，一个含有量子信息的光子被引入系统，被电子吸收。结果，电荷被电子转移到碳上并使其极化，与此同时，量子信息也被转移。

科学家们称他们的设备为“量子中继器”，借助它，可以通过量子场在节点之间传输信息的各个部分。该实验的最终目标是可扩展的中继器，它将允许将信息传送到大量空间。当然，如果没有能够执行更严格计算的分布式量子计算机，它就无法实现。

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