Синтхетиц Диамондс Леад Принцетон Теам то Куантум Енцриптион Бреактхроугх

Чување квантних битова информација, или кубита, много је теже од похрањивања обичних бинарних цифара. То нису само оне или нуле, већ читав низ суптилних квантних суперпозиција између њих. Електрони се лако могу извући из тих стања ако се не чувају у одговарајућим материјалима, због чега инжењери електротехнике у Принцетону раде са британским произвођачем како би створили бољи материјал за складиштење - синтетичке дијаманте - од нуле. У четвртак су објавили извештај о свом успеху Наука.

Већ деценијама, физичари, инжењери материјала и други покушавају да постигну концептуално обећање квантно-шифрованих комуникација, јер су подаци који се преносе у том процесу теоретски имуни на тајно праћење. Сваки покушај да се посматрају подаци између странака - а ла Хеисенбергов принцип несигурности - суштински би промијенио ту информацију, брзо откривајући да је компромитована. Проблем је складиштење и чување кубита, а затим њихово претварање у фотоне који су спремни за оптичка влакна, а употреба дијаманата изгледа да је пут ка постизању оба. Али не само било који дијамант, што је разлог зашто је Принцетонов тим тешко радио, стварајући синтетичку, као што описују у свом раду.

"Карактеристике које циљамо су оно што је релевантно за квантне мреже", каже инжењер електротехнике Натхалие де Леон Инверсе. На Принцетону, где је де Леон доцент, фокус њеног тима је у суштини да измисли квантни хардвер. "То су апликације где желите нешто што има дуго време складиштења, а затим има добар интерфејс са фотонима тако да можете послати светло на веома велике удаљености."

Фотонске интеракције су важне за међународне комуникације велике брзине, јер све информације које путују дуж оптичких каблова крећу се кроз нашу глобалну инфраструктуру као дискретни фотони - крстарећи на 69% брзине светлости. (Леп.)

"То ставља много ограничења на оптичке карактеристике", каже де Леон. „Као један пример, заиста је важно да боја буде стабилна. Ако боја фотона скочи около током времена, онда је то стварно лоше за ове протоколе."

Тренутно, де Леонова група покушава да направи верзију ових синтетичких дијаманата који се могу претворити у стандардну таласну дужину од 1.550 нанометара на којој сада фотони прелазе оптичке каблове. Тренутно синтетички дијаманти њеног тима подржавају таласне дужине фотона од 946 нанометара. (Фотонска боја је овде мало еуфемизам, јер су обе ове таласне дужине инфрацрвене нијансе изван видљивог спектра.)

Препрека коју је њен тим управо успео да пређе је чување тих кубита у кристалним квантним репетиторима, слично репетиторима који се тренутно користе да би се спречио губитак и деградација сигнала у данашњим оптичким комуникацијама. Критични корак у овом процесу био је производња синтетичких дијаманата са што мање нежељених нечистоћа (углавном азота) и више нечистоћа које су заиста желеле (силициј и бор).

"Испоставило се да је азот доминантан дефект који сте добили у овим дијамантима", каже де Леон. Партнери њене групе у британском произвођачу дијаманата Елемент Сик морали су створити натпросјечне вакуумске услове, јер чак и обични вакууми могу оставити довољно азота у комори да контаминирају умјетно направљене кристале. Пошто азот има још један слободан електрон од угљеника, нечистоће азота нарушавају јединствену електричну шминку за коју се истраживачи надају.

И други мали дефекти могу поткопати потенцијал за чување ових дијаманата.Циљ је да се у кристалном оквиру поред парова атомског силицијума налазе парови слободних места величине атома, где је некада био један угљеник, али понекад ти парови могу да се сакупе заједно у “кластерима слободних места” који почињу да редистрибуирају своје електроне у неугодним, контрапродуктивне начине. Понекад полирање и нагризање оштећења на површини дијаманта такође могу изазвати домино ефекат, кварење са овим обрасцем електрона. Ово је место где додавање бора - који има један мање слободног електрона од угљеника - може помоћи.

"Оно што смо морали да урадимо", каже де Леон, "и почну са овим дијамантом ултра високе чистоће и онда расту у неком бору да би у суштини упили било који екстра електрона који нисмо могли контролирати. Тада је било много обраде материјала - досадних ствари као што је термичко жарење и поправљање површине на крају како би били сигурни да се још увек решавамо многих других врста дефеката који вам дају додатне трошкове. ”

Овладавање оба ова изазова, многи у пољу сумњичава, кључеви су за потпуно функционално и готово немогуће за разбијање квантне енкрипције.

Прије зоре синтетичких дијаманата прије само неколико година, истраживачи у области квантне оптике морали су се ослонити на природне дијаманте да би обавили свој посао - посебно специфичан дијамант.

Према де Леону, сви у области квантне оптике морали су да се ослоне на један, природно направљен дијамант из Русије који је управо имао одговарајући проценат бора, азота и других нечистоћа да би њихова истраживања била могућа. Фрагменти дијаманта су одцијепљени и дистрибуирани истраживачким групама широм свијета.

"Многе групе су имале свој мали део" магичног "руског дијаманта", како је де Леон рекао Принцетоновој служби за вијести у кући 2016. "На Харварду смо назвали наше" Магиц Алице "и" Магиц Боб ".

Дакле, ТЛ, ДР, западни научници постају бољи у производњи својих магичних квантних рачунских дијаманата, уместо да зависе од трака руског магичног квантног рачунања дијаманта. Ово је чињенична реченица која звучи смешно. Цлассиц 2018.