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       芝加哥大学分子工程学院领导的国际研究团队近日在Physical Review X上发表研究，该研究提出了一种对光束和碳化硅材料之间的量子界面进行操控的方法。该技术或将量子机械原理应用到光纤网络技术中，可以改善通讯安全并实现量子计算的地理分配。
       芝加哥大学教授、阿贡国家实验室首席科学家Awschalom介绍到，碳化硅广泛应用于各种电子设备，用来制备小型量子设备的所有处理协议都需要用到碳化硅。        该研究基于匈牙利科学院的共同作者提出的理论材料模型，实验所用碳化硅材料由瑞典林雪平大学制备，日本国立量子与辐射科学技术研究所利用电子束对材料进行照射，从而构建出量子缺陷。
       和经典物理学相比，量子力学以原子和亚原子级别且异乎寻常的方式控制并影响着物质的特性。芝加哥大学团队的这项新发现基于碳化硅上原子尺度缺陷内的量子界面，它可以产生量子纠缠，这是量子力学的奇妙特性之一。
       量子纠缠中，两个粒子相互紧密联系，不管两者相距多远，一个粒子态会立即影响到另一个粒子态。
       Awschalom说，量子力学的这种非直接属性可以用来确保双方之间的通讯不被截取或改变。
       研究人员发现，碳化硅半导体缺陷在光束和自旋之间进行信息传输时有着一种天然的密切性。David Christle介绍到，我们一直在探索碳化硅量子态是否能转化为光束。光-材料结合的界面是存在的，但它是否能够，或者适合生成量子纠缠就不得而知。而在我们的实验中，光跃迁和自旋转化光束的过程都非常的顺利且高效。
       原子缺陷就是一个原子的缺失引起材料中邻近原子发生电子重新排列的一种特性。缺失的原子，也即缺陷，可以产生一种电子态，科学家利用可调红外激光可以对其进行控制。
       研究人员发现，在自旋态被破坏之前，他们可以生成10000个光子或光束包，如此多的数量对于研究这些缺陷态类型来说，已经达到一个世界记录了。
       Awschalom团队目前可以将信息的量子态从商用碳化硅晶片的单个电子自旋转化为光束，并以高达95%的效率对其进行读取。
       目前，Awschalom团队可以实现1毫秒的自旋态持续时间，这1毫秒的概念不是一般的时间标准，而是量子态领域的概念和标准，其中，1纳秒的时间，也即十亿分之一秒内可以进行多次计算。
       该研究为量子信息处理、传感电磁场、纳米分辨率温度以及光通讯安全等领域的发展提供了新的科技基于，而其中最为核心的角色，则是碳化硅的纳米尺度缺陷特性的巨大潜能。
       现在，有数十亿美元产值的电力电子产业都依赖碳化硅材料而发展，有了这项开创性的研究，就可以构建量子通讯平台，以此来推动这些先进设备在半导体行业的应用和发挥。（编译：中国磨料磨具网）