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量子态可集成在日常电子产品内

时间:2020-02-10

《科学技术日报》的记者?刘霞

人们通常认为量子技术使用控制粒子行为的量子力学原理,粒子太脆弱了,无法与我们日常使用的电子设备共存。然而,根据物理学家组织网络9日的一份报告,芝加哥大学的科学家最近宣布,量子态可以集成到由碳化硅制成的普通电子器件中,并得到很好的控制。这项最新的研究向使用光纤网络传输量子信息又迈进了一步。

在《科学》和《科学进展》发表的两篇论文中,由首席研究员和量子技术先驱大卫奥沙隆(David Osharon)领导的团队证明了他们可以用电来控制嵌入碳化硅中的量子态。与通常需要在量子实验中使用超导金属或钻石等奇异材料的科学家相比,最新的突破可能为设计和构建量子电子器件提供更方便的方法。

照片来源:《科学》

Osharon指出,这些位于碳化硅中的量子态有一个独特的特征:它们可以发射波长接近电信波段的单个粒子(光子):“这使得这些光子非常适合通过光纤网络进行长距离传输,目前光纤网络传输世界上90%的数据。”

此外,当与现有电子设备结合使用时,这些光子可以获得新的特性。例如,在一篇论文中,该团队创造了所谓的“量子调频收音机”。就像音乐传输到汽车收音机的方式一样,量子信息可以传输很远的距离。

此外,在《科学》杂志发表的一篇论文中,研究小组解决了量子技术中的一个常见问题:噪音。

克里斯安德森(Chris Anderson),这篇论文的作者,说道:“所有的半导体器件都有杂质。在量子尺度上,这些杂质会产生嘈杂的电环境,从而干扰量子信息,这也是量子技术领域的一个常见问题。”但是他们使用二极管使量子信号无噪声并且几乎完全稳定。

目前,奥沙隆的团队正在努力将量子力学的独特性质与经典半导体技术结合起来。他说:“这使我们朝着在光纤网络中存储和分发量子信息的系统迈进了一步。这种量子网络将带来新技术,最终使我们能够创造牢不可破的通信渠道,实现单电子态和量子互联网的隐形传输。”

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