합성 다이아몬드, 프린스턴 팀과 양자 암호화 획기적 제휴

양자 비트의 정보 또는 큐 비트를 저장하는 것은 일반 이진 숫자를 저장하는 것보다 훨씬 어렵습니다. 그것은 단지 1이나 0이 아니라, 그들 사이의 미묘한 양자 중첩의 전체 범위입니다. 프린스턴의 전기 기술자들이 영국 제조사와 협력하여 더 나은 저장 재료 인 합성 다이아몬드 (synthetic diamonds)를 처음부터 만드는 이유는 전자가 올바른 재료에 저장되어 있지 않다면 전자가 쉽게 빠져 나갈 수 있다는 것입니다. 그들은 목요일에 그들의 성공에 대한 이야기를 출판했습니다. 과학.

수십 년 동안 물리학 자, 재료 엔지니어 및 다른 사람들은 양자 암호화 통신의 개념적 약속을 달성하기 위해 노력 해왔다. 왜냐하면 그 과정에서 전송 된 데이터는 이론적으로 은밀한 감시의 영향을받지 않기 때문이다. Heisenberg Uncertainty Principle 인 당사자간에 해당 데이터를 관찰하려는 시도는 기본적으로 해당 정보를 변경하여 해당 정보가 손상되었음을 신속하게 나타냅니다. 문제는 qubits를 저장하고 보존 한 다음 광섬유가 준비된 광자로 변환하고 다이아몬드를 사용하는 것이 두 가지를 달성하는 방향 인 것으로 보입니다. 그러나 어떤 다이아몬드도 그렇게하지 않을 것입니다. 그렇기 때문에 Princeton의 팀은 자신의 논문에서 설명하는 것처럼 합성 된 것을 만드는 작업에 열심입니다.

"우리가 목표로 삼고있는 특성은 양자 네트워크와 관련이 있습니다."전기 기술자 Nathalie de Leon은 다음과 같이 말합니다 역. de Leon이 조교수 인 프린스턴 (Princeton)에서 그녀 팀은 본질적으로 양자 하드웨어를 발명하고 있습니다. "그것은 긴 저장 시간을 가진 무언가를 원할 때 응용 프로그램입니다. 그리고 광자와의 좋은 인터페이스가있어서 아주 먼 거리에서도 빛을 보낼 수 있습니다."

광섬유 케이블을 따라 이동하는 모든 정보가 광속의 69 %에서 순항하는 이산 광자로서 우리의 글로벌 인프라를 통해 이동하기 때문에 광역 상호 작용은 고속 국제 통신에 많은 영향을 미칩니다. (좋은.)

"이것은 광학 특성에 많은 제약을 가하고 있습니다."라고 de Leon은 말합니다. "예를 들어, 색상이 안정적이어야한다는 것이 매우 중요합니다. 시간이 지남에 따라 광자의 색이 뛰어 오르면 이러한 프로토콜에 정말 나쁜 영향을 미칩니다."

현재 de Leon의 그룹은 광섬유가 광섬유 케이블을 통과하는 표준 1,550 나노 미터 파장으로 변환 할 수있는 이러한 합성 다이아몬드 버전을 만들려고합니다. 현재 팀의 합성 다이아몬드는 946 나노 미터 광자 파장을 지원합니다. (Photon의 "색상"은이 두 파장이 모두 가시 광선 밖의 적외선 음영이기 때문에 완곡 어법입니다.)

팀이 교차에 성공한 장애물은 오늘날의 광섬유 통신에서 신호 손실 및 성능 저하를 방지하는 데 사용되는 중계기와 비슷한 결정 성 양자 중계기에이 큐 비트를 저장하는 것입니다. 이 공정의 중요한 단계는 가능한 적은 불순물 (주로 질소)과 실제로 원하는 불순물 (실리콘 및 붕소)을 많이 포함하는 합성 다이아몬드를 생산하는 것이 었습니다.

"질소는이 다이아몬드에서 얻을 수있는 주된 결함으로 밝혀졌습니다."라고 de Leon은 말합니다. 영국의 다이아몬드 제조업체 인 엘리멘트 식스 (Element Six)의 파트너 그룹은 평범한 진공에서도 인위적으로 만들어진 결정을 오염시키기에 충분한 질소를 챔버에 남길 수 있기 때문에 평균 이상의 진공 조건을 만들어야했습니다. 질소는 탄소보다 하나 더 많은 자유 전자를 가지고 있기 때문에, 질소 불순물은 연구원들이 바라는 독특한 전기 구성을 방해합니다.

다른 작은 결함도 이러한 다이아몬드의 큐 비트 저장 잠재력을 약화시킬 수 있습니다.목표는 단일 탄소가 있던 치환 실리콘 원자와 함께 결정 구조에 원자 크기의 텅스텐 쌍을 갖는 것이지만 때로는 그 쌍이 "빈자리 클러스터 (vacancy clusters)"에서 함께 묶어서 그들의 전자를 성가신 것으로 재분배하기 시작하며, 비생산적인 방법. 때로는 다이아몬드 표면의 연마 및 에칭 손상으로 인해 도미노 효과가 생겨이 전자 패턴이 엉망이 될 수도 있습니다. 이것은 붕소를 추가하는 것입니다. 붕소는 탄소보다 하나 적은 프리 전자를 가지고 있습니다.

De Leon은 "우리가해야 할 일은이 초 고순도 다이아몬드로 시작한 다음 기본적으로 우리가 제어 할 수없는 여분의 전자를 흡수하기 위해 붕소로 성장하는 것입니다. 그런 다음 열처리와 같은 지루한 재료 처리 작업이 있었으며 추가로 비용을 청구하는 다른 종류의 결함을 제거하기 위해 표면을 수리했습니다."

이 두 가지 문제를 해결하기 위해 많은 사람들이 의심의 여지가 있지만 양자 암호화를 완전히 해독하는 것은 거의 불가능하고 거의 불가능합니다.

불과 몇 년 전만해도 합성 다이아몬드가 등장하기 전에 양자 광학 분야의 연구자들은 천연 다이아몬드를 사용하여 작업을 수행해야했습니다. 특히 특정 다이아몬드 1 개.

De Leon에 따르면, 양자 광학계의 모든 사람들은 방금 붕소, 질소 및 기타 불순물의 적절한 비율을 가지고 연구를 가능하게 한 러시아의 천연 다이아몬드 1 대에 의존해야했습니다. 다이아몬드의 파편들은 분해되어 전 세계 연구 그룹에 배포되었습니다.

"많은 단체들은 2016 년 프린스턴의 사내 뉴스 서비스에 드 레온 (de Leon)이 말했듯이"마술 "러시아 다이아몬드의 작은 조각을 가지고 있었다."하버드에서는 우리가 '매직 앨리스'와 '매직 밥'이라고 불렀다.

그래서 TL, DR, 서양 과학자들은 러시아의 마 법적 양자 계산 다이아몬드의 조각에 의존하는 대신 자신의 마법의 양자 계산 다이아몬드를 만드는 것이 더 나아지고 있습니다. 이 사실은 어리석은 사실적인 문장입니다. 2018 클래식.