河童äºKoji - ãããã¹ããã¦ã¹
量子ビットの情報、つまりキュビットを格納することは、通常の2進数を格納するよりもはるかに困難です。それは単に1や0ではなく、それらの間の微妙な量子重ね合わせの全範囲です。適切な材料に保管されていない場合、電子はこれらの状態から簡単に抜け出すことができます。そのため、プリンストンの電気技術者は、英国の製造業者と協力して、より優れた貯蔵材料 - 合成ダイヤモンド - をゼロから作り出します。彼らは木曜日に彼らの成功の記録を 科学.
何十年もの間、物理学者、材料技術者などは、量子暗号化通信の概念的な約束を達成しようとしてきました。そのプロセスで転送されるデータは理論的には秘密の監視に影響されないからです。当事者間のデータ - ハイゼンベルク不確実性原則 - を遵守しようとする試みは、その情報を根本的に変更し、それが侵害されたことをすぐに明らかにします。問題は、量子ビットを保存して保存し、それからそれらを光ファイバ対応フォトンに変換することであり、ダイヤモンドを使用することが両方を達成するための道筋のように思われます。しかし、ダイヤモンドだけではなく、プリンストンのチームが論文に記載されているように合成ダイヤモンドの作成に熱心に取り組んできたのはこのためです。
「私たちがターゲットにしている特性は、量子ネットワークに関連するものです」と、電気技術者Nathalie de Leonは言います 逆 。 de Leonが助教授であるプリンストンで、彼女のチームの焦点は本質的に量子ハードウェアを発明することです。 「保管時間が長く、フォトンとのインターフェースが優れているため、非常に長い距離にわたって光を送ることができるアプリケーションが求められています。」
光通信ケーブルを伝わるすべての情報は離散的な光子として私たちのグローバルなインフラストラクチャを通って移動するため、フォトニック相互作用は高速国際通信にとって非常に重要です。 （いいね。）
「それは光学特性に多くの制約を課します」とde Leonは言います。 「一例として、色が安定していることが本当に重要です。光子の色が時間の経過とともに飛び跳ねるのであれば、それはこれらのプロトコルにとっては本当に悪いことです。」
現在、de Leonのグループは、光子が光ファイバケーブルを通過する標準的な1,550ナノメートルの波長に変換できるこれらの合成ダイヤモンドのバージョンを作成しようとしています。現在、彼女のチームの合成ダイヤモンドは946ナノメートルの光子波長をサポートしています。 （光子の「色」は、ここではどちらの波長も可視スペクトルの外側の赤外線の陰影であるため、ここでは少々婉曲表現です。）
彼女のチームが交差に成功したハードルは、現在の光ファイバ通信における信号損失と劣化を防ぐために現在使用されているリピータと同様に、それらの量子ビットを結晶量子リピータに格納することです。このプロセスの重要なステップは、できるだけ不要な不純物（主に窒素）と、実際に必要とする不純物（シリコンとボロン）を多く含む合成ダイヤモンドを製造することでした。
「窒素は、あなたがこれらのダイヤモンドに見られる主な欠陥であることが判明しました」とde Leonは言います。イギリスのダイヤモンドメーカーElement Sixの彼女のグループのパートナーは、通常の真空でさえ人工的に作られた結晶を汚染するのに十分な窒素をチャンバー内に残すことができるので平均以上の真空条件を作り出さなければなりませんでした。窒素は炭素よりも自由電子が1つ多いため、窒素不純物は研究者が望んでいる独自の電気的構成を乱します。
他の小さな欠陥も、これらのダイヤモンドのキュビット保存能力を弱める可能性があります。目標は、単一の炭素が存在していた置換シリコン原子と並んで、結晶骨格内に原子サイズの空孔のペアを持つことですが、時にはそれらのペアが「空格子点」に集まり、迷惑な電子を再分配し始めます。反生産的な方法です。ダイヤモンドの表面の研磨やエッチングによるダメージもドミノ効果を引き起こし、この電子パターンを乱すこともあります。これは、ホウ素（炭素よりも自由電子が1つ少ない）の添加が助けになるところです。
「私たちがしなければならなかったことは、この超高純度のダイヤモンドから始めて、その後、私たちが制御できなかった余分な電子を基本的に吸収するためにいくらかのホウ素で成長することです。それから、たくさんの材料加工がありました - 熱アニールのような退屈なものと最後に表面を修理することは我々があなたに追加料金を与えるこれらの他のタイプの欠陥の多くを取り除くのを確実にする」。
多くの分野で疑われるこれらの課題の両方を克服することは、完全に機能するための鍵であり、量子暗号化を解読することはほぼ不可能です。
ほんの数年前の合成ダイヤモンドの夜明け前は、量子光学の分野の研究者たちは自分たちの仕事をするために天然ダイヤモンド - 特に特定の1つのダイヤモンド - に頼らなければなりませんでした。
de Leonによると、量子光学の分野の誰もが、研究を可能にするために、たまたまホウ素、窒素、および他の不純物の正しい割合を持っていた、ロシアからの単一の天然ダイヤモンドを当てにしなければならなかった。ダイヤモンドの破片は切り離され、世界中の研究グループに配布されました。
2016年にde Leonがプリンストンの社内ニュースサービスに語ったように、「多くのグループは、独自の「ロシアの魔法のダイヤモンド」を持っていました。「Harvardでは、私たちは自分たちのものを「Magic Alice」と「Magic Bob」と呼びました。」
TL; DR;西側の科学者たちは、ロシアの魔法の量子計算ダイヤモンドの細片に頼るのではなく、独自の魔法の量子計算ダイヤモンドを製造することでより良くなっています。これはばかげて聞こえる事実上の文です。クラシック2018年。