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美芝加哥大学研究团队实现在常用电子设备中集成和控制量子态

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据芝加哥大学网站消息,该大学普利兹克分子工程学院的科学家们在量子技术研究领域取得了一项重大突破——用碳化硅制造的常用电子设备可以集成和控制量子态。该研究成果发表在《科学》和《科学进展》杂志上。

该研究团队负责人David Awschalom表示,在常用电子产品中创造和控制高性能量子比特的能力确实令人感到惊喜,这些发现改变了对发展量子技术的看法。由于量子技术利用原子层面粒子特性,通常被认为太过脆弱,与在手机、笔记本电脑和汽车上使用的电子产品无法共存。但Awschalom的团队研究证明,可以通过用电来控制嵌入碳化硅中的量子态,这一发现使得设计和制造量子电子更为容易,而当前科学家通常需要利用超导金属、悬浮原子或钻石等材料用于量子实验。另外,碳化硅中的量子态还可以发射出波长接近电信波段的单粒子光,使它们非常适合通过光纤网络进行长距离传输。该研究成果为解决量子技术中非常普遍的噪声问题提供了思路。量子信息极易受到杂质产生的嘈杂电子环境干扰,但通过使用电子二极管,研究小组发现了意想不到的结果,量子信号突然变得没有噪声,而且几乎完全稳定。

Awschalom表示,量子力学与成熟的经典半导体技术相结合,使得在全球光纤网络中存储和传输量子信息成为可能,从而创建不可攻破的通信通道,实现单电子态的隐形传态,为量子互联网打下基础。


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