Ein Quanteninternet, das Quantensignale anstelle von Funkwellen verwendet, wurde für sein Potenzial angepriesen, Informationen vollständig sicher zu senden. Durch die Quantenverschlüsselung, die durch die Verteilung von Quantenschlüsseln angetrieben wird, würden verschlüsselte Nachrichten und ihre Schlüssel separat gesendet, was zu dersofortige Zerstörung aller potenziell manipulierten Nachrichten.
Der Prozess hat sich verzögert, weil die Verwendung von Quantenbits Qubits einen Quantenspeicher erfordert, eine völlig neue und knifflige Schnittstelle. Quantenspeicher ist instabil, da Qubits extrem empfindlich auf Umweltfaktoren reagieren, was zu einer leicht zu störenden Fähigkeit führt, Informationen zu speichern und abzurufen.
Stimmung von Diamantsaiten
Jetzt eine neue Studie in veröffentlichtNaturkommunikation von Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied SciencesSEAS und Forscher der University of Cambridge enthüllen eine Lösung zur Verbesserung des Quantengedächtnisses durch Erhöhung der Qubit-Kapazität, sich an Informationen zu erinnern. Das Papier zeigt, dass Saiten, die aus Verunreinigungen oder Defekten von Diamanten hergestellt wurden, gestimmt werden können, um die Umgebung eines Qubits zu beruhigen und die Gedächtnisspeicherung zu verbessern.zehn bis mehrere hundert Nanosekunden.
„Verunreinigungen in Diamant haben sich als vielversprechende Knoten für Quantennetzwerke herausgestellt“, sagte Marko Loncar, der Tiantsai Lin Professor für Elektrotechnik an der SEAS und leitender Autor der Forschung in einer Erklärung: "Sie sind jedoch nicht perfekt."
"Einige Arten von Unreinheiten sind wirklich gut darin, Informationen zu behalten, haben aber Schwierigkeiten mit der Kommunikation, während andere wirklich gute Kommunikatoren sind, aber unter Gedächtnisverlust leiden. In dieser Arbeit haben wir die letztere Art genommen und das Gedächtnis um das Zehnfache verbessert," fügte Loncar hinzu.
Silizium-Leerstellen-Farbzentren
Verunreinigungen oder Defekte in Diamanten werden als Silizium-Leerstellen-Farbzentren bezeichnet und können als Qubits fungieren, indem das im Zentrum gefangene Elektron als Speicherbit verwendet wird. Die lauten Schwingungen, die von nahen Atomen emittiert werden, lassen das Elektron jedoch jede Quanteninformation vergessen informationShops.
Um es dem Elektron zu ermöglichen, sich in dieser lauten Umgebung zu erinnern, schnitzten die Forscher den Diamantkristall, der das Farbzentrum beherbergt, in eine dünne Schnur mit Elektroden an jeder Seite. Wenn dann eine Spannung angelegt wird, dehnt sich die Schnur und erhöht die Frequenz der Schwingungendas Elektron ist empfindlich, ähnlich wie beim Stimmen der Saiten einer Gitarre.
„Indem wir Spannung in der Saite erzeugen, erhöhen wir die Energieskala der Schwingungen, für die das Elektron empfindlich ist, was bedeutet, dass es jetzt nur noch sehr hochenergetische Schwingungen spüren kann“, sagte Srujan Meesala, Doktorand am SEAS und Co-Erstautordes Papiers.
„Dieser Prozess verwandelt die umgebenden Schwingungen im Kristall effektiv in ein irrelevantes Hintergrundbrummen, so dass das Elektron in der Leerstelle Informationen für Hunderte von Nanosekunden bequem speichern kann, was auf der Quantenskala eine wirklich lange Zeit sein kann. Eine Symphonie davonstimmbare Diamantsaiten könnten als Rückgrat eines zukünftigen Quanteninternets dienen", fügte Meesala hinzu.
Die Forschung ist geistiges Eigentum der Harvard Office of Technology Development und es wird an zukünftigen Anwendungen gearbeitet, bei denen der Qubit-Speicher auf die Millisekunde erweitert werden könnte.