有瑕疵钻石能储存信息:有望当成量子存储器使用

有瑕疵的钻石有望用于存储量子数据

    新浪环球地理讯 北京时间3月31日消息，目前科学家已经找到处理钻石晶体里的原子的新方法，因此他们能把信息储存在钻石里，把它当成量子存储器使用。在传统电脑和量子电脑中，数据由处于0或1状态的二进制数位表示。但是量子电脑还有一个特别“技巧”。它们能够利用一种被称为“叠合态”的模糊的量子机制概念。

    该概念是指一个量子系统(如电子的自旋方向)在其可能的所有状态上同时存在，直至该系统被测量或被观察。例如，一个量子比特，或称一个“量子点”并非简单的1或0，而可以是1/3偏向1、2/3偏向0的状态，或者任何其他组合。当这个模糊的量子比特被应用到逻辑运算中时，从本质上说，电脑可同时计算出所有可能的结果。物理学家利用这种量子数据可以更加安全地传输信息，他们希望最终能研制出量子电脑，借助它解决利用当前技术无法解决的问题。

    在研发这种量子存储器时，理想的钻石并不是蒂芙尼公司或哈利·威斯顿钻石公司生产的。因为钻石里的瑕疵是这项技术取得成功的关键。加州大学圣巴巴拉分校的戴维·艾维萨洛姆说：“令人感到有些吃惊的是，尽善尽美的钻石并不是这项技术所需要的。量子电脑要想取得成功，我们需要瑕疵。”钻石里最常见的瑕疵是氮，它使钻石呈现黄色。当氮原子位于碳晶体里的空腔附近时，这种入侵元素提供的一个额外电子会进入空腔。几年前，科学家掌握了利用微波能改变这种电子的自旋模式，让它们像量子点一样产生作用的方法。为了寻找储存量子信息的更稳定方式，艾维萨洛姆现在已经找到让电子自旋与附近的氮核子自旋产生互动的方法。这种转变是由磁场引发的，与把信息储存在随机存取存储器里所需的时间相比，它的速度更快，只需大约一千亿分之一秒。

    3月22日，艾维萨洛姆在达拉斯举行的美国物理学会会议上说，该技术的“精确度高达85%到95%”。与之相比，其他一些正在研发的量子系统需要在接近绝对零度的环境下工作，而这种钻石存储器可在室温环境下工作。通过向钻石里发射激光，可以改变和检测它里面的自旋模式。有了这项技术，钻石将成为研发纳米光子系统(旨在移除或把信息储存在光“囊”里)的科学家的新宠。与钻石不同，这种量子存储器并不是永恒不变的。但是从量子标准来看，它能持续很长时间。原子核自转的持续时间已经超过1毫秒，最终这一时间有可能会延长到数秒。

    美国加利福尼亚州圣荷西IBM阿尔玛登研究中心的物理学家塞巴斯蒂安·洛思说：“只要具有连贯性，你就能创造量子戏法。如果你有一生的毫秒，你就能进行数百万次操作。”钻石除了稳定性更好以外，它或许还能克服量子电脑面临的另一个障碍。艾维萨洛姆利用激光向一个网状物里输入数千个原子，用来在钻石里产生传统氮原子模式，去年该研究成果发表在《纳米快报》里。艾维萨洛姆的钻石量子存储器可能还对创建大型量子网络有好处。当前人们利用量子点传输量子信息，传输距离仅局限在数公里范围内。量子中继器或许能利用小型钻石芯片捕捉、储存和转发信息，扩大信息传输范围，使量子网能在更大区域内产生作用。

http://www.ce.cn/xwzx/kj/201103/31/t20110331_22337871.shtml

有瑕疵的钻石有望用于存储量子数据

    新浪环球地理讯 北京时间3月31日消息，目前科学家已经找到处理钻石晶体里的原子的新方法，因此他们能把信息储存在钻石里，把它当成量子存储器使用。在传统电脑和量子电脑中，数据由处于0或1状态的二进制数位表示。但是量子电脑还有一个特别“技巧”。它们能够利用一种被称为“叠合态”的模糊的量子机制概念。

    该概念是指一个量子系统(如电子的自旋方向)在其可能的所有状态上同时存在，直至该系统被测量或被观察。例如，一个量子比特，或称一个“量子点”并非简单的1或0，而可以是1/3偏向1、2/3偏向0的状态，或者任何其他组合。当这个模糊的量子比特被应用到逻辑运算中时，从本质上说，电脑可同时计算出所有可能的结果。物理学家利用这种量子数据可以更加安全地传输信息，他们希望最终能研制出量子电脑，借助它解决利用当前技术无法解决的问题。

    在研发这种量子存储器时，理想的钻石并不是蒂芙尼公司或哈利·威斯顿钻石公司生产的。因为钻石里的瑕疵是这项技术取得成功的关键。加州大学圣巴巴拉分校的戴维·艾维萨洛姆说：“令人感到有些吃惊的是，尽善尽美的钻石并不是这项技术所需要的。量子电脑要想取得成功，我们需要瑕疵。”钻石里最常见的瑕疵是氮，它使钻石呈现黄色。当氮原子位于碳晶体里的空腔附近时，这种入侵元素提供的一个额外电子会进入空腔。几年前，科学家掌握了利用微波能改变这种电子的自旋模式，让它们像量子点一样产生作用的方法。为了寻找储存量子信息的更稳定方式，艾维萨洛姆现在已经找到让电子自旋与附近的氮核子自旋产生互动的方法。这种转变是由磁场引发的，与把信息储存在随机存取存储器里所需的时间相比，它的速度更快，只需大约一千亿分之一秒。

    3月22日，艾维萨洛姆在达拉斯举行的美国物理学会会议上说，该技术的“精确度高达85%到95%”。与之相比，其他一些正在研发的量子系统需要在接近绝对零度的环境下工作，而这种钻石存储器可在室温环境下工作。通过向钻石里发射激光，可以改变和检测它里面的自旋模式。有了这项技术，钻石将成为研发纳米光子系统(旨在移除或把信息储存在光“囊”里)的科学家的新宠。与钻石不同，这种量子存储器并不是永恒不变的。但是从量子标准来看，它能持续很长时间。原子核自转的持续时间已经超过1毫秒，最终这一时间有可能会延长到数秒。

    美国加利福尼亚州圣荷西IBM阿尔玛登研究中心的物理学家塞巴斯蒂安·洛思说：“只要具有连贯性，你就能创造量子戏法。如果你有一生的毫秒，你就能进行数百万次操作。”钻石除了稳定性更好以外，它或许还能克服量子电脑面临的另一个障碍。艾维萨洛姆利用激光向一个网状物里输入数千个原子，用来在钻石里产生传统氮原子模式，去年该研究成果发表在《纳米快报》里。艾维萨洛姆的钻石量子存储器可能还对创建大型量子网络有好处。当前人们利用量子点传输量子信息，传输距离仅局限在数公里范围内。量子中继器或许能利用小型钻石芯片捕捉、储存和转发信息，扩大信息传输范围，使量子网能在更大区域内产生作用。

http://www.ce.cn/xwzx/kj/201103/31/t20110331_22337871.shtml