“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”。鉆石不僅是妙齡女郎的愛(ài)物，現(xiàn)在也成了科學(xué)家的寵兒。研究人員在最新一期的《自然》雜志撰文表示，未來(lái)的量子互聯(lián)網(wǎng)有望由鉆石晶體構(gòu)成，他們已經(jīng)讓兩塊相距3米遠(yuǎn)的鉆石內(nèi)的信息發(fā)生糾纏。這樣，測(cè)量一個(gè)量子比特的狀態(tài)立刻會(huì)讓另一個(gè)量子比特的狀態(tài)固定下來(lái)，這是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子信息交換所必需的步驟。

      量子比特同傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)內(nèi)使用的比特一樣，但一個(gè)比特的狀態(tài)是唯一的，而量子比特則允許同一時(shí)刻兩個(gè)狀態(tài)的疊加。最新研究的重要目標(biāo)之一是為量子中繼器提供基礎(chǔ)，使長(zhǎng)距離的量子互聯(lián)網(wǎng)成為可能，最終提供超安全的通訊或朝未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)傳遞軟件和數(shù)據(jù)。

      科學(xué)家們一直通過(guò)捕獲離子和原子等其他系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)量子比特在遠(yuǎn)距離的糾纏，現(xiàn)在，鉆石也成為他們的首選對(duì)象。美國(guó)芝加哥大學(xué)的量子物理學(xué)家戴維?艾維薩洛姆參與該研究，他解釋道，用作量子計(jì)算機(jī)芯片的鉆石并非珠寶店里熠熠生輝的鉆石，而是有瑕疵的鉆石，是用現(xiàn)代材料技術(shù)制備出的大約幾百納米厚、幾平方厘米大小的鉆石薄膜?？茖W(xué)家們?cè)阢@石上故意制造出原子大小的瑕疵，再充入氮原子。這些充氮鉆石的信息儲(chǔ)量是目前硅芯片系統(tǒng)的數(shù)百萬(wàn)倍，信息處理速度也是后者的數(shù)十倍。

      在最新研究中，為了讓不同鉆石塊內(nèi)的量子比特發(fā)生糾纏，研究人員使用激光器來(lái)讓每個(gè)量子比特在10開(kāi)氏溫度下同一個(gè)光子發(fā)生糾纏。這些光子會(huì)通過(guò)一條光纖光纜在半路相遇并發(fā)生糾纏。2007年，科學(xué)家們采用類似的方法首次讓鐿離子發(fā)生了糾纏；而2012年則讓中性的銣原子發(fā)生了糾纏。

      該研究的合作者、加拿大麥吉爾大學(xué)的物理學(xué)家莉蓮?柴爾德里斯表示，目前，這種方法的效率還極低??成功率為千萬(wàn)分之一（或每十分鐘才成功一次），但并不低于首個(gè)捕獲原子或離子實(shí)驗(yàn)的效率。

      該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的納米科學(xué)家羅納德?漢森表示：“盡管在讓量子比特互聯(lián)方面，離子和原子系統(tǒng)比鉆石系統(tǒng)更先進(jìn)，但鉆石在將網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)距離的處理器連接在一起方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。鉆石的高度穩(wěn)定性可以讓以它為芯片的量子計(jì)算機(jī)在常溫下工作，而其他量子系統(tǒng)有時(shí)需要溫度接近絕對(duì)零度。另外，建立固體鉆石芯片裝配線聽(tīng)起來(lái)似乎比制造幾百個(gè)離子捕獲器更可行。”

      去年，科學(xué)家們已經(jīng)證明，鉆石?空白量子比特能持續(xù)幾十毫秒，甚至能被轉(zhuǎn)移到相鄰的碳原子或氮原子的原子核內(nèi)，從而制造出了一列能存在幾秒鐘的“記憶”量子比特，在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，這一時(shí)間段就接近于永恒了。