研究人员发明了拉伸钻石以获得更好量子比特的新方法

美国国家科学基金会支持的团队宣布在量子网络工程方面取得突破。通过“拉伸”金刚石薄膜，他们创造了量子比特，可以在显着减少设备和费用的情况下运行。这一变化还使得这些位更容易控制。

研究人员希望发表在《PhysicalReviewX》上的研究结果能够使未来的量子网络更加可行。

领导这项研究的芝加哥大学的AlexHigh表示：“这项技术可以大幅提高这些系统的运行温度，从而大大减少运行它们所需的资源。”

量子位(或称量子位)具有独特的属性，这引起了科学家们探索计算网络未来的兴趣——例如，它们几乎可以免受黑客攻击。但在它成为一种广泛的日常技术之前，还需要解决重大挑战。

量子位的主要问题之一在于沿着量子网络中继信息的“节点”。组成这些节点的量子位对热量和振动非常敏感，因此科学家必须将它们冷却到极低的温度才能工作。

“如今，大多数量子位都需要一个房间大小的特殊冰箱和一支训练有素的人员团队来运行它，所以如果你想象一个工业量子网络，你必须每5或10公里建造一个，现在你我们正在谈论相当多的基础设施和劳动力，”海伊说。

海伊的实验室与阿贡国家实验室(隶属于芝加哥大学的美国能源部国家实验室)的研究人员合作，对制造这些量子位的材料进行实验，看看是否可以改进这项技术。

最有前途的量子位类型之一是由钻石制成的。这些量子位被称为IV族色心，因其能够在相对较长的时间内维持量子纠缠(电子或光子等粒子之间的连接性，即使在分离时也是如此)而闻名，但要做到这一点，它们必须冷却到仅略高于绝对零。

该团队希望修补这种材料的结构，看看可以做出哪些改进——考虑到钻石的硬度，这是一项艰巨的任务。但科学家们发现，如果他们在热玻璃上铺上一层金刚石薄膜，他们就可以在分子水平上“拉伸”金刚石。当玻璃冷却时，它收缩的速度比钻石慢，稍微拉伸了钻石的原子结构——就像路面随着其下方的地球冷却或变暖而膨胀或收缩一样。

“基于量子的信息技术的潜力很大，”美国国家科学基金会工程理事会项目主任汤姆·库奇(TomKuech)说。“该项目是NSF持续努力的一部分，旨在为制造科学提供基础研究，使这些方法成为技术现实。”