横滨国立大学的研究人员在钻石范围内安全地传送量子信息。该研究对量子信息技术具有重要意义 - 信息敏感信息的共享和存储方式的未来。
研究人员于2019年6月28日在Communications Physics上发表了他们的研究结果。
“量子隐形传输允许将量子信息传输到其他无法进入的空间，”横滨国立大学工程学教授，该研究的作者Hideo Kosaka说。 “它还允许将信息传输到量子存储器中，而不会泄露或破坏存储的量子信息。”
在这种情况下，难以接近的空间由钻石中的碳原子组成。钻石由链接但单独包含的碳原子制成，是量子隐形传送的完美成分。
碳原子在其原子核中保持六个质子和六个中子，被六个旋转电子包围。当原子结合成金刚石时，它们形成了一个众所周知的强大晶格。然而，当在碳原子应该存在的两个相邻空位之一中存在氮原子时，钻石可能具有复杂的缺陷。该缺陷称为氮空位中心。
被碳原子包围，氮原子的核结构产生了Kosaka所谓的纳米磁铁。
为了操纵空位中的电子和碳同位素，Kosaka和团队将大约四分之一宽度的人发连接到钻石表面。他们在电线上施加微波和无线电波，在钻石周围形成振荡磁场。他们塑造了微波，为钻石内的量子信息传递创造了最佳的受控条件。
然后Kosaka使用氮纳米磁铁来固定电子。利用微波和无线电波，Kosaka迫使电子自旋与碳核自旋缠绕 - 电子的角动量和碳原子的核。电子自旋在纳米磁体产生的磁场下分解，使其易于缠结。一旦两个部分纠缠在一起，意味着它们的物理特性交织在一起，就不能单独描述，应用保持量子信息的光子，电子吸收光子。吸收允许光子的偏振态转移到碳中，这是由纠缠电子介导的，证明了在量子水平上的信息的隐形传送。
“另一个节点中光子存储的成功确立了两个相邻节点之间的纠缠，”Kosaka说。被称为量子中继器的过程可以在量子场中从节点到节点获取单独的信息块。
“我们的最终目标是实现可扩展的量子中继器，用于长距离量子通信和分布式量子计算机，用于大规模量子计算和计量，”Kosaka说。
——文章发布于2019年6月28日
