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Blog 金刚石量子技术—缺陷之美

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  https://plasma.oxinst.cn/media-centre/blog/diamond-quantum-technologyBlog 金刚石量子技术—缺陷之美 17 June |  Pauline Alvarez 金刚石能否实现构建量子计算机所需的可扩展性和可靠性？ 目前来看，这是个关乎100万美元的问题，或者应该说是180亿美元。据 Research And Market 报告，预计到2024年，全球量子计算市场规模将达到这一水平。 世界各地的研究人员正投入大量的时间、精力和金钱来寻找这一棘手问题的答案。有人把赌注押在超导量子比特上，另一些人正沿着囚禁离子的路线前进，还有相当多的人正在研究量子点、拓扑量子比特和光子量子比特（请查看我们之前关于 Harnessing Quantum 的文章，以快速了解各种量子技术平台）……另外，别忘了还有金刚石！ 金刚石正吸引着人们对它应有的关注，并在研究团体和大公司中找到了一些强有力的支持者。其原因是什么？制备金刚石量子比特有什么难点？这些将是我们今天要讨论的问题。   首先，什么样的量子比特算“好”？ 研究人员在构建量子计算机上面临着诸多方面的挑战。除了量子存储器必须表现出量子的基本特性，即叠加、纠缠和干涉（ 请阅读量子比特特性简介 ）之外，它们还应该有足够长的相干时间来运行任何计算，并且能够以一种可复制、易操作的方式批量制造。这样，我们就可以成功构建拥有多个量子比特的系统，从而释放其运行复杂仿真和建模的潜力。而这些是当今技术不可能达到的，即使是很强大的超级计算机。如果还能再多提点要求，我们希望量子计算机在低功耗下运行。 左下：合成的金刚石衬底；右上：被注入的氮原子；右下：氮空位（NV）中心   金刚石的有趣之处 您可以想象，要找到这样一种可以满足上述所有条件的技术是多么地让人头疼。到目前为止，实际上还没有。因此，我们并不真正期望金刚石能够超越当前所有技术平台。但它确实有其利用价值，这主要归功于金刚石独特的晶体结构。 准确地说，金刚石量子比特本质上是一种近乎完美的晶体结构中的缺陷。首先晶体结构中存在氮空位，通常被称为NV色心，它是通过“敲掉”两个相邻的碳原子，然后用氮原子取代其中一个，从而留下一个未配对的电子（因为氮是三价的，碳是四价的）和一个空位。这个未配对的电子转移到附...
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