解锁量子通信:基于钻石的量子比特的力量

知新了了 2024-10-09 07:49:35

基于钻石的量子计算机的发展取得了重大突破。

量子计算机和量子通信是突破性的技术,与传统计算机相比,它们能够实现更快、更安全的数据处理和传输。在量子计算机中,量子比特是信息的基本单位,在经典计算中充当量子力学中比特的等效物。

例如,在经典数字通信中,玻璃纤维中的激光脉冲将信息从A传输到B,而量子力学使用的是单个光子。原则上,这使得无法拦截传输的数据。光学可寻址的量子比特(可以用光控制或读出)适合于存储光子信息并在量子计算机中进行处理。量子比特可以存储和处理量子态,并以光子的形式吸收和发射它们。

量子比特的稳定性是关键

量子比特发展的一个主要挑战是延长相干时间,即量子比特能够以稳定的方式存储信息的时间。能够控制量子位并保持它们足够稳定,以便在实际应用中利用它们的特性,对于开发高效和可扩展的量子计算机的可行性至关重要。

在KIT的物理研究所,博士研究员Ioannis Karapatzakis和Jeremias Resch研究了如何精确控制钻石中被称为锡空位(SnV)中心的特殊缺陷。他们的工作是德国联邦教育和研究部资助的两个项目的一部分:量子中继器。Link(QR.X)用于安全光纤量子通信和SPINNING,旨在开发基于金刚石自旋光子的量子计算机。

Karapatzakis说:“金刚石碳原子晶格结构的缺陷发生在原子缺失或被其他原子(如锡)取代时。”这些缺陷可以用作量子通信的量子比特,因为它们具有特殊的光学和磁性,可以使用光或微波来操纵电子自旋等状态。然后,这些缺陷可以用作稳定的量子比特,可以存储和处理信息,并将其与光子耦合。

相干时间的显著改善

金刚石量子比特的优点是存在于固相中,这使得它们比其他量子材料(例如真空中的原子)更容易处理。Karapatzakis和Resch能够使用微波精确和可观察地控制锡空位中心量子比特的电子自旋。“我们能够将钻石SnV中心的相干时间增加到10毫秒 —— 这是一个重大的进步,”Resch说。

他们通过动态解耦实现了这一点,这在很大程度上抑制了干扰。研究人员的研究结果的另一个特别之处在于,他们首次成功地证明了这种类型的金刚石缺陷可以用超导波导非常有效地控制,超导波导可以有效地将微波辐射引导到缺陷上,而不会产生热量。

“这非常重要,因为这些缺陷通常是在接近绝对零度的非常低的温度下研究的。更高的温度会使量子比特失去作用,”Karapatzakis说。

“为了在两个用户之间或(以后)两台量子计算机之间建立通信,我们需要将量子比特的量子态转移到光子上,”Resch指出。“通过量子比特的光学读出和达到稳定的光谱特性,我们朝着这个方向迈出了重要的一步。因此,我们在控制钻石中锡空位中心方面的研究结果,为未来安全高效量子通信的发展提供了重要突破的潜力。”

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评论列表
  • 2024-10-24 22:29

    君不见所谓的量子通讯和量子计算都离不开波的相性(波的干涉现象)。波的固有属性是干涉、衍射和一但产生在相同的介质的速度就是固定速度,而粒子却没有这种属性。目前的所谓量子通信本质上就是激光通信和量子纠缠假设毫无关系。所谓的电子双缝干涉本质上就是电子撞击双缝上的物质的原子产生的衍生物,根本就不是真的干涉现象。君不见除光波之外其它所有的所谓量子永远都无法加速光速,而光一但产生即是光速根本就不用加速。对比机械也同样具有这种属性。比如水波,它虽然是水分子振动产生的波但它同样具有波所有的属性。水波和用水枪射出的水份子流(可以看作是粒子流)是完全不同的!水波是水份子振动产生的机械波,水枪喷出的是粒子流!所波没有粒子的特性,而粒子也波的属性!波粒两象性就是谬论是四不象理论!

  • 2024-10-24 22:03

    光的电磁波理论遇到最大的难题就是解释光电效应实验。我已经成功地用电磁感应原理完美地解释了光电效应实验。而且还完美地解释了假设的光子撞击电子为什么电子的逸出方与入射光方向无关的问题。而用偏振光做光电效应实验却对逸出电子的逸出方向相关!而且还能解释少量逸出电子的能量与入射光的能量成倍增加。而这些把光假设成粒子是无法解释光电效应的这些实验结果的。唯有用电磁感应原理来解释光电效应实验才能完美地解释这些实验结果。既然不存在“光量子”何来的量子通信?如果真的存在量子纠缠,那么用电子纠缠来做量子通信是最容易实现的。先制备一对纠缠态的电子把其中一个电子用导体移动到另一端(可以是1米或几万K米),然后测量其中一个电子的状态另一个电子的状态就确定了,这样就可以做出真正的量子通信了!而不用激光来骗人了。目前世界上根本就没有人能做出真正的纠缠态电子对,所以只能用偏振光的交织说成是什么光子纠缠来骗人其实本质上还是激光通信。

  • 2024-10-24 22:01

    光的本质属性就是电磁波!没有粒子性!用光的电磁感应原理能完美地解释光电效应实验。根据本人用光波的电磁感应原理解释光电效应实验可以推导出用偏振光做光电效应实验会对逸出电子方向产生影响,逸出电子的方向与入射光波包的切线方向相同,而实验证明推论完全正确!光的电磁感应原理导论1:光的波包的磁通变化率与光的频率成正比,所以光的波泡对电子的感应能力与光的频率成正比!与实验结果相符。而光子论的假设是无法解释逸出电子方向与入射光方向无关的实验事实,而且逸出电子方向可以与入射光方向相反,爱因斯坦的光子论假设是光子撞击电子产生光电效应的,按此推论逸出电子方向应该与入射光同向,而实验事实却是与入射光方向无关反而与偏振光的偏振方向有关。所有实验证明用光波包电磁感应原理解释光电效应实验才是正确的光子论是错误的,波粒两象性更是谎谬!所谓的电子双缝干涉实验我认为是电子撞击双缝产生的衍生物,我们可以用不同材质的金属材料来做双缝中间隔栅两侧也用不同的金属看还能不能产生双缝干涉现象就知道。最简单的原因光的双缝干涉实验是不怕观察的,为什么电子双缝干涉怕观察?那是因为光的双缝干涉是真正的双缝干涉电子双缝干涉是假的双缝干涉。

  • 2024-10-24 22:01

    1951年,爱因斯坦在给他的好友贝索的信中,曾极度伤感地说过这么一段话:“什么是光量子?50年来我一直在认真思考着这个问题,可是哪怕连一步都没有接近答案。眼下像汤姆、迪克和哈利这样的人,都以为他们了解光量子,其实全都是错的!”“汤姆、迪克和哈利”是谁呢?他们就是“张三、李四和王五”。爱因斯坦没有指名道姓,但却囊括了所有人。我们知道,爱因斯坦因为用“光量子”概念成功解释了光电效应而获得了1921的诺贝尔物理学奖,但在30年后,他却坦言,自己从来都没有真正理解过光子是什么? 光真的有这么难理解吗?竟然困住了代表着人类智力巅峰的科学天才?为了深刻理解光的神秘和诡异,今天我们就盘点下关于光的4个,现今科学依旧无法解释的现象,看了这篇文章,你势必会对日常所见的光有一个全新的了解!一、光的部分反射现象。众所周知,光的本质就是电磁波,但同时具有粒子性。在日常生活中我们经常会见到,当一束光射入玻璃表面时,有一部分会发生反射现象,而另一部分会折射穿过玻璃,那么,反射光和折射光的比值是多少呢?

  • 2024-10-24 22:03

    所谓的光的双缝干涉一观察就会坍塌是某些科学家选择性眼瞎?因为用最简单最原始的实验无论你怎么观察双缝干涉条纹都不会消失。很简单用一黑纸皮刻2条相互靠近的双缝,在一个暗室用激光笔照射双缝选择适当的距离用白色的墙壁做屏幕即可,就可以稳定地观察到光的双缝干涉条纹。无论你用什么角度,用双眼或者用单眼观察干涉条纹都不会消失,无论用胶片相机还是数码相机拍照干涉条纹也不会消!何来的一观察就坍塌?也许他们的所谓观察是在双缝上装探测器,这样的所谓观察难道不是因为所装的探测器影响光干涉的条件吗?这种观察难道不是选择性眼瞎吗?我不明白为什么那么多科学家会选择性眼瞎!假如光是粒子是正确的,在双缝上装上探测器,当单个“光子”通过时如果进入探测器那么它就无法到达屏幕,因为按这个假设无论它是真正的粒子还是所谓的能量子它通过探测器时只有被它吸收了才能探测到,被探测器吸收了那它就无法去到荧屏。如果“光子”能通过探测器到达荧屏那么探测器就探测不到它!因此这种所谓的探测实验是根本做不出来的,电子双缝双实验原理也是一样的。能做出来就说明自称所谓的单“光子”或单电子是假的,而是有部分光波或电子被探测器捕获一部分通过双缝到达荧屏

  • 2024-10-24 22:03

    光通过透明体时是受激辐射是有实验依据的。其实拉曼效应就是原子的受激辐射产生的。当光通过透明体时其实是透明体里的原子中的电子受激再辐射出光,这个推论是有实验依据的。当光通过带颜色的透明体时就会辐射出物体本身颜色的光,也就是拉曼效应光。拉曼效应实验就是物质受激辐射,所以它辐射出的是物质原子里电子固有频率的光。所以拉曼在发现拉曼效应时观察的海水颜色是蓝色的。其实水就是高度透明的蓝色物质,所以它受激辐射出固有频率蓝光。所以以前的理论说水是无色透明的物质是错误的!水其实就是蓝色高度透明的物质!只是在少量时辐射出的蓝光很少反射的都是它背后物质的颜色,所以就被误认为无色。还原光的电磁波属性后到此所有的之前无法解释的物理理论都可以通顺了!所谓的测不准原理,薛定谔的猫,光子论(量子),四不象的波粒两象性都将成为过去时。

  • 2024-10-24 22:02

    到目前为止人类连光的本质属性都没搞清楚更不要说控制单个光脉冲了!我的理论是根据电磁波原理(振荡电流产生电磁波)推导出光波是由单个电子振动产生的电磁波,一个电子振动一次产生一个光脉冲,一群电子振动产生一群光脉冲。你所说的所谓单光子目前人类还无法做到,因为人类到目前为止连控制一个原子都做不到更不要说控制一个电子。你所说的探测,目前所有的探测手段也只探测一群光波,因为目前所有的感光材料都要有一定量的光波作用才能体现出来。你所谓单光子双缝干涉实验实际上是一群光波在起作用,只是要达到一定的量才能在屏幕上显示出来。你再疏理一下所有的物理理论。如果还原光的电磁波属性,用光的电磁感应原理解释光电效应,解释黑体辐射现象(在光的电磁感应原理解释光电效应实验时说的光波作用于电子电子获得的能量就是一份份的,在效果上是不连续的)也就是说光的电磁感应原理也能解释黑体辐射实验。再有就是解释康普顿效应,是光激光辐射引起的,我认为光通透明体是光激辐射也就是入射光激发透明体的电子引起透明体物质的电子共振再发射出光波,晶体里的电子振频率受晶体原子影响,不同角度的电子受激后振荡频率不一样引起康普顿实验结果这样所有物理论都顺了

  • 2024-10-24 22:00

    目前的所谓量子通信本质上就是激光通信和量子纠缠假设毫无关系!