新的量子比特让我们离量子网络更近了一步

科学

量子计算机或许能够解决当今最快的传统超级计算机无法解决的科学问题。量子传感器可能能够测量当今最敏感的传感器无法测量的信号。量子位 (qubits) 是这些设备的构建块。科学家们正在研究几种用于量子计算和传感应用的量子系统。一个系统，自旋量子位，是基于在构成量子位的半导体材料中的缺陷位点处对电子自旋方向的控制。缺陷可能包括与构成半导体的主要材料不同的少量材料。研究人员最近展示了如何基于碳化硅中的铬缺陷制造高质量的自旋量子比特。

影响

研究人员正在探索碳化硅中的铬缺陷作为潜在的自旋量子比特。这些自旋量子位的一个优点是它们发出的光的波长与电信光纤兼容。这意味着它们可能对使用光纤连接量子比特的量子网络有用。不幸的是，材料质量问题限制了这些自旋量子比特的生存能力。研究人员最近研究了在碳化硅中制造铬缺陷的新方法。他们将铬离子植入碳化硅中，然后将其加热到 1600 摄氏度以上。这产生了一种具有更高量子比特质量的自旋缺陷材料。这一结果可能导致使用当今半导体和光纤技术的量子通信。

概括

越来越多的将量子计算机和量子传感器商业化的尝试已经对特定类型的量子比特进行了大量投资。然而，研究人员必须克服许多挑战才能实现实用的量子计算、通信和传感。一方面，他们需要更好地理解各种类型量子比特的基本限制。自旋量子比特特别有趣，因为与许多其他类型的量子比特相比，电子自旋可以长时间存储信息。此外，这些量子比特可以在室温下运行，并且可以使用光学器件进行控制和读取。光学接口对于这项技术的发展非常重要，因为光子可以使用现有的电信光纤网络长距离传输量子信息。

这里报道的研究表明，将铬离子注入市售的碳化硅衬底，然后在高温下退火，会产生可用于自旋量子比特的单自旋缺陷。随着研究人员继续寻找理想的量子比特，同样的方法可以用来制造钒或钼缺陷。

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