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新型量子存储器可存储数小时的信息

(文章滥觞:百家号)

在量子存储系统中存储信息是一个艰苦的寻衅,由于数据平日很快就会损掉。在TU Wien超长存储光阴现在已经用小钻石实现了。使用量子粒子,信息可以被储存和操纵——这是许多异常有出路的技巧的根基,比如极其敏感的量子传感器,量子通信,以致是量子谋略机

然而有一个紧张的问题:在经久的量子物理系统中存储信息是很艰苦的。因为与情况的互相感化,量子信息每每在一秒钟内消失。在TU Wien,现在可以用特殊的钻石来存储数小时的量子信息。这使得量子信息比存储在我们谋略机事情影象中的老例信息加倍稳定。这项钻研的结果已经颁发在《自然材料》杂志上。

一种特殊的量子系统正被利用于杜维恩,这在全天下引起了极大年夜的兴趣。“我们应用的是小瑕疵的小钻石,”杜维恩原子和亚原子物理钻研所的钻研小组组长约翰内斯·马杰说。平日金刚石是由碳原子组成的。经由过程辐照钻石,可以将一个氮原子引入到钻石布局中,取代碳原子在某些点上,然后在它左右的晶格中留下一个未被盘踞的点。这种“晶格缺陷”被称为NV-中间或氮空位中间。氮原子和空位点可以假设不合的状态,以是这个晶格缺陷点可以用来存储信息量子比特。抉择性的问题是,这些信息维持多久是稳定的。

该出版物的主要作者托马斯·阿斯特纳解释说:在光阴尺度上,量子比特平日会掉去能量,而存储信息在技巧上是这类量子比特的最紧张特性之一。是以准确地舆解能源损耗的缘故原由以及这一历程的速率是至关紧张的。第一次在TU Wien的原子和亚原子物理钻研所的科学家们已经能够经由过程实验确定钻石差错掉去量子信息的特性周期。钻石与微波耦合,这样量子信息就可以被写入和读取。这个用途的特殊微波谐振器是在2016年由图维恩的Andreas Angerer开拓的。它可以用来正确地确定钻石中储存了若干能量。

这些丈量是在异常低的温度下进行的,刚好在绝对零度以上,在20毫克尔温。热量会滋扰系统情况,并打消量子信息。很显着,钻石可以在几个小时内储存它们的信息,比人们觉得的要长得多。通俗谋略机内存中的D-RAM芯片的信息不太稳定。在那里能量在几百毫秒内就消掉了,这意味着信息必须被刷新。并非所有出缺陷的钻石都供给相同的存储期。这张唱片是由在日本筑波大年夜学与Junichi Isoya相助的团队制作的。在几个月的光阴内,它被电子辐射,孕育发生尽可能多的N-V中间缺陷,而不引入任何其他有害影响。这颗钻石可以丈量8小时的量子存储周期。

微波谐振器与钻石在中心,因为晶格缺陷,钻石是玄色的。图片版权:Vienna University of Technology

一开始很难信托这些美妙的结果。是以这一征象被用谋略机模拟进行了彻底的钻研。Johannes Gugler和Peter Mohn教授(也在TU Wien)进行了繁杂的谋略,结果说清楚明了钻石量子存储的非常稳定性是因为分外坚硬的钻石晶格造成的。“其他材料显示晶格振动能迅速导致存储信息的损掉,而量子信息与晶格振动的耦合异常微弱,能量可以储存几个小时。

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