量子信息科學家一直在尋找一種既可在分子水平上進行操縱，又能可靠存儲和傳輸信息的材料。在最近的原理驗證演示之后，美國斯坦福大學研究人員將兩種納米結構（一種由金剛石制成，另一種由鈮酸鋰制成）組合到一個單一的納米結構芯片上。研究成果發表在最新一期《ACS光子學》上。

研究人員將光從金剛石發送到鈮酸鋰，并測量成功穿過它的光的比例。該比例越大，材料的耦合就越有效，并且作為量子器件中的組件配對的前景就越有希望。研究結果表明，高達92%的光從金剛石躍遷至鈮酸鋰。

可靠的量子比特對于量子通信網絡等技術至關重要。與傳統網絡一樣，量子網絡中的信息從一個節點傳輸到另一個節點。固定量子比特在節點內存儲信息，飛行的量子比特在節點之間攜帶信息。

研究團隊的新芯片將能構成固定量子比特的基礎。固定量子比特越穩健，量子網絡就越可靠，網絡可覆蓋的距離就越遠。

傳統上，來自金剛石托管量子比特的光被引導到光纖電纜或自由空間中。在這兩種情況下，實驗裝置都很笨重。光纖電纜又長又松軟，而將量子比特傳輸到自由空間也需要笨重的設備。

但當來自金剛石量子比特的光被引導到鈮酸鋰中時，所有這些設備都沒必要了。因為幾乎每個組件都可放置在一個微小的芯片上。

不僅如此，由于這兩個設備通過僅為人類頭發寬度1/100的細絲連接，所以量子光被擠壓到通向鈮酸鋰的狹窄通道中，從而增加了光與鈮酸鋰的相互作用。這使其更容易操縱光的屬性。

該團隊正在計劃進一步的實驗，以利用金剛石和鈮酸鋰單獨或共同提供的量子信息優勢。

來源：科技日報