作者鲍勃·马科特，罗切斯特大学 这张由量子光学和量子物理学教授尼克·瓦米瓦斯的实验室制作的纳米级节点的图片展示了一个阵列柱子的特写镜头，每个柱子只有120纳米高
每一根柱子都是量子态的位置标记，量子态可以与光子相互作用
钨二硒化物(WSe2)的新排列覆盖在柱子上，下面是高活性三碘化铬(CrI3)层
当原子般薄的12微米面积的层接触时，CrI3将电荷传递给WSe2，在每个柱子旁边形成一个“洞”
学分:罗切斯特大学插图/迈克尔·奥萨蒂 罗切斯特大学和康奈尔大学的研究人员朝着开发一种通信网络迈出了重要的一步，这种网络通过使用光子进行远距离信息交换，光子是量子计算和量子通信系统的关键元素，是光的无质量量度
研究小组设计了一种由磁性和半导体材料制成的纳米节点，可以与其他节点相互作用，使用激光发射和接收光子
与目前用于计算和通信的网络相比，这种量子网络的发展——旨在利用以量子力学为特征的光和物质的物理特性——有望以更快、更有效的方式来通信、计算和检测物体和材料
发表在《自然通讯》杂志上的描述称，这个节点由一排只有120纳米高的柱子组成
这些柱子是包含原子级半导体和磁性材料薄层的平台的一部分
该阵列的设计使得每个柱都可以作为量子态的位置标记，该量子态可以与光子和相关光子相互作用，并可能与器件中的其他位置以及其他位置的类似阵列相互作用
这种通过远程网络连接量子节点的潜力利用了纠缠的概念，这是一种量子力学现象，在其最基本的层面上，描述了粒子的属性在亚原子层面上是如何连接的
罗切斯特大学量子光学和量子物理学教授尼克·瓦米瓦斯说:“如果你愿意的话，这是一种寄存器的开端，不同的空间位置可以存储信息并与光子相互作用。”
走向“量子计算机小型化” 该项目建立在瓦米瓦斯实验室近年来在所谓的范德瓦尔斯异质结构中使用钨二硒化物(WSe2)的工作基础上
这项工作使用层层叠叠的原子级薄材料来产生或捕获单个光子
这种新装置使用了一种新型的WSe2排列，覆盖在柱子上，下面是一层高活性的三碘化铬(CrI3)
当原子般薄的12微米面积的层接触时，CrI3将电荷传递给WSe2，在每个柱子旁边形成一个“洞”
在量子物理学中，空穴的特征是没有电子
每个带正电的空穴也有一个与之相关的南北二进制磁性，因此每个空穴也是一个纳米磁体 当该装置沐浴在激光中时，会发生进一步的反应，将纳米磁体转变成发射光子并与之相互作用的单个光学活性自旋阵列
传统的信息处理处理的是值为0或1的位，而自旋状态可以同时编码0和1，从而扩展了信息处理的可能性
“能够使用超薄和12微米大的CrI3来控制空穴自旋方向，取代了使用类似于磁共振成像系统中使用的巨大磁线圈的外部磁场的需要，”主要作者和研究生阿鲁纳布·慕克吉说
“这将大大有助于基于单孔自旋的量子计算机的小型化
" 还来:远距离纠缠？ 研究人员在制造这种装置时面临两大挑战
一个是创造一个惰性的环境来处理高活性的CR3
这就是与康奈尔大学合作的开始
“他们在三碘化铬方面有很多专业知识，自从我们第一次与他们合作以来，我们就在这方面与他们进行了协调，”瓦米瓦斯说
例如，CrI3的制造是在充氮的手套箱中进行的，以避免氧气和水分降解
另一个挑战是确定正确的支柱配置，以确保与每个支柱相关联的空穴和自旋谷能够被正确注册，以最终链接到其他节点
这就是下一个主要挑战:找到一种方法，通过光纤将光子长距离传送到其他节点，同时保持它们的纠缠特性
“我们还没有设计出能促进这种行为的装置，”万米瓦斯说
“那就顺着路走
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
