近日，國(guó)外科學(xué)家們?cè)谕?a href='/news/search/key/%25E7%25BA%25B3%25E7%25B1%25B3%25E7%25A2%25B3%25E7%25AE%25A1.html' target='_blank'>納米碳管內(nèi)放置一小塊金剛石，研制出了量子信息處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件。
       研究者將通電納米碳管的機(jī)械振動(dòng)和金剛石缺陷的磁特性相結(jié)合；這種結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)納米碳管和金剛石的量子態(tài)的相互轉(zhuǎn)移，以及量子態(tài)向位于幾微米距離遠(yuǎn)的另外一個(gè)金剛石轉(zhuǎn)移。
       該研究由Peng-Bo Li等人主持領(lǐng)導(dǎo)，用于新型混合量子設(shè)備的應(yīng)用；論文發(fā)表在Physical Review Letters上。
       金剛石和納米碳管都是碳的同素異形體，其獨(dú)特的材料屬性都可用于量子設(shè)備的制造。金剛石具有氮空位中心的缺陷，能夠發(fā)出明亮的紅光。通過(guò)對(duì)氮空位中心缺陷的光學(xué)屬性的控制，可以使該缺陷占有一個(gè)顯著的量子態(tài)，充當(dāng)量子點(diǎn)的作用。納米碳管也具有顯著的機(jī)械和電子性能。
       金剛石和納米碳管的諸多研究都是將其作為獨(dú)立的實(shí)體，很少將其結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究。近日，國(guó)外的一組研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，金剛石的氮空位中心可以和機(jī)械諧振器結(jié)合，從而使金剛石的磁特性和諧振器的機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)。但這種結(jié)合強(qiáng)度目前普遍比較弱。
       研究者將金剛石的氮空位中心和納米碳管結(jié)合，施以60µA的電流從而使其發(fā)生共振；納米碳管和金剛石缺陷之間的結(jié)合是由于電流以量子規(guī)模產(chǎn)生了一個(gè)近磁場(chǎng)。這種設(shè)備相當(dāng)于量子版的奧斯特實(shí)驗(yàn)：通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，從而推動(dòng)磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
       由于這兩種碳同素異形體的優(yōu)越屬性，新型混合量子設(shè)備的磁性結(jié)合強(qiáng)度是一般設(shè)備的三倍。通過(guò)改變電流大小還可以調(diào)節(jié)兩種材料間的相互作用。
       研究還發(fā)現(xiàn)，金剛石和納米碳管結(jié)合后，氮空位中心和納米管的量子態(tài)可以相互轉(zhuǎn)移，同時(shí)還能向臨近的金剛石-納米碳管結(jié)合的量子態(tài)相互轉(zhuǎn)移。在未來(lái)，氮空位中心可以充當(dāng)量子點(diǎn)的作用。快速有效地控制這些量子點(diǎn)的量子態(tài)可以用于量子信息處理系統(tǒng)的研發(fā)，還可以用于納米傳感器的制備。
       這種設(shè)備可根據(jù)電子自旋對(duì)量子邏輯閘進(jìn)行編址，還可用于物理和生命科學(xué)領(lǐng)域的微壓力、溫度、電力和磁場(chǎng)變化探測(cè)用傳感器。（本文由中國(guó)超硬材料網(wǎng)原創(chuàng)翻譯，請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載）