Diamante FMM - Dat dreacu
Almacenar bits cuánticos de información, o qubits, es mucho más difícil que almacenar dígitos binarios ordinarios. No son simplemente unos o ceros, sino toda la gama de superposiciones cuánticas sutiles entre ellos. Los electrones pueden deslizarse fácilmente fuera de esos estados si no están almacenados en los materiales correctos, por lo que los ingenieros eléctricos de Princeton están trabajando con un fabricante del Reino Unido para crear un mejor material de almacenamiento, diamantes sintéticos, desde cero. Publicaron una cuenta de su éxito el jueves en Ciencia.
Durante décadas, los físicos, los ingenieros de materiales y otros han estado tratando de alcanzar la promesa conceptual de comunicaciones encriptadas cuánticamente porque los datos transferidos en ese proceso son teóricamente inmunes a la vigilancia encubierta. Cualquier intento de observar que los datos entre las partes, como el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, alteraría fundamentalmente esa información, revelando rápidamente que estaba comprometida. El problema ha sido almacenar y preservar qubits y luego convertirlos en fotones listos para fibra óptica, y el uso de diamantes parece ser el camino para lograr ambos. Pero no cualquier diamante servirá, por lo que el equipo de Princeton ha estado trabajando duro para crear uno sintético, como lo describen en su artículo.
"Las propiedades a las que nos dirigimos son relevantes para las redes cuánticas", dice la ingeniera eléctrica Nathalie de León. Inverso. En Princeton, donde De Leon es profesor asistente, el enfoque de su equipo es esencialmente inventar hardware cuántico. "Es en las aplicaciones en las que desea algo que tenga un largo tiempo de almacenamiento, y que además tenga una buena interfaz con fotones para que pueda enviar luz a distancias muy largas".
Las interacciones fotónicas son muy importantes para las comunicaciones internacionales de alta velocidad, ya que toda la información que viaja a través de los cables de fibra óptica se desplaza a través de nuestra infraestructura global como fotones discretos: navega al 69% de la velocidad de la luz. (Bonito.)
"Eso pone muchas restricciones en las características ópticas", dice de León. "Como ejemplo, es muy importante que el color sea estable. Si el color del fotón está saltando con el tiempo, eso es realmente malo para estos protocolos ".
En este momento, el grupo de León está intentando crear una versión de estos diamantes sintéticos que pueden convertirse a la longitud de onda estándar de 1,550 nanómetros en la que los fotones ahora atraviesan los cables de fibra óptica. Actualmente, los diamantes sintéticos de su equipo admiten longitudes de onda de fotones de 946 nanómetros. (El "color" del fotón es un poco de un eufemismo aquí ya que ambas longitudes de onda son sombras de infrarrojos fuera del espectro visible).
El obstáculo que su equipo solo logró cruzar es almacenar esos qubits en repetidores cuánticos cristalinos, similares a los repetidores que se usan actualmente para prevenir la pérdida y degradación de la señal en las comunicaciones de fibra óptica de hoy. El paso crítico en este proceso fue producir diamantes sintéticos con la menor cantidad posible de impurezas no deseadas (principalmente nitrógeno) y más impurezas que realmente deseaban (silicio y boro).
"El nitrógeno resulta ser el defecto predominante que se obtiene con estos diamantes", dice de León. Los socios de su grupo en el fabricante británico de diamantes Element Six tuvieron que crear condiciones de vacío superiores a la media ya que incluso las aspiradoras comunes pueden dejar suficiente nitrógeno en la cámara para contaminar los cristales artificiales. Debido a que el nitrógeno tiene un electrón más libre que el carbono, las impurezas de nitrógeno perturban la composición eléctrica única que los investigadores esperan.
Otros pequeños defectos también pueden socavar el potencial de almacenamiento de qubit de estos diamantes.El objetivo es tener pares de vacantes del tamaño de un átomo en el marco de cristal junto con un átomo de silicio sustituido donde solía estar un solo carbono, pero a veces esos pares pueden agruparse en "grupos de vacantes" que comienzan a redistribuir sus electrones de manera molesta. Maneras contraproducentes. Algunas veces, el daño por pulido y grabado en la superficie del diamante también puede causar un efecto dominó, al mezclarse con este patrón de electrones, también. Aquí es donde agregar boro, que tiene un electrón menos libre que el carbono, puede ayudar.
"Lo que tuvimos que hacer", dice de León, "es comenzar con este diamante de pureza ultraalta y luego crecer en algo de boro para absorber básicamente cualquiera de los electrones adicionales que no pudimos controlar. Luego hubo una gran cantidad de materiales de procesamiento, materiales aburridos como el recocido térmico y la reparación de la superficie al final para asegurarnos de que aún nos deshacemos de muchos de estos otros tipos de defectos que le dan cargos adicionales ".
Dominar estos dos desafíos, muchos sospechosos en el campo, son las claves para funcionar completamente y es casi imposible descifrar el cifrado cuántico.
Antes de la aparición de los diamantes sintéticos, hace solo unos años, los investigadores en el campo de la óptica cuántica tenían que confiar en los diamantes naturales para realizar su trabajo, en particular un diamante específico.
Según De Leon, todos en el campo de la óptica cuántica tenían que depender de un solo diamante de origen natural de Rusia que tenía el porcentaje correcto de boro, nitrógeno y otras impurezas para hacer posible su investigación. Los fragmentos del diamante se escindieron y se distribuyeron a grupos de investigación de todo el mundo.
"Muchos de los grupos tenían su propia pequeña parte del diamante" mágico "ruso", como le dijo De Leon al servicio de noticias interno de Princeton en 2016. "En Harvard, llamamos a nuestros" Magic Alice "y" Magic Bob ".
Entonces, TL, DR, los científicos occidentales están mejorando en la fabricación de sus propios diamantes mágicos de computación cuántica en lugar de depender de las astillas del diamante mágico de computación cuántica de Rusia. Esta es una oración objetiva que suena ridícula. Clásico 2018.
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