麻省理工學(xué)院和劍橋大學(xué)的研究人員表示，一種使用嵌入鉆石的錫原子的新設(shè)備可能會為量子互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展鋪平道路。

據(jù)《自然-光子學(xué)》（Nature Photonics）雜志報道，這種裝置由一個金剛石微芯片組成，其中的一些碳原子被錫原子取代。這些錫原子形成的缺陷可以充當(dāng)量子比特，即量子信息的基本單元。研究人員證明，該裝置可以在兩種不同類型的量子比特（電子量子比特和核量子比特）之間有效地傳輸量子信息。電子量子比特擅長與光相互作用，這對于遠(yuǎn)距離傳輸量子信息至關(guān)重要。核量子比特擅長長時間存儲量子信息，這對于保持一致性和保真度非常重要。

通過將這兩個量子比特結(jié)合起來，研究人員解決了一個阻礙量子網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的悖論：既需要與光強耦合的量子比特，又需要與環(huán)境弱耦合的量子比特。

"這是關(guān)鍵的一步，因為它證明了在微芯片中集成電子和核量子比特的可行性。麻省理工學(xué)院副教授、麻省理工學(xué)院團隊負(fù)責(zé)人德克-恩格倫德（Dirk Englund）說："這種集成解決了在保持與光子強相互作用的同時遠(yuǎn)距離保存量子信息的需求。

該設(shè)備可用作量子中繼器的構(gòu)件，量子中繼器是量子網(wǎng)絡(luò)中可以操縱和刷新量子信息的中間站。量子網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)安全通信、分布式計算和增強傳感。

研究人員計劃進一步提高該設(shè)備的性能，并將其與空腔和波導(dǎo)等其他光子元件集成，以創(chuàng)建可擴展的量子網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

這項工作得到了歐洲研究理事會、溫頓計劃、工程與物理科學(xué)研究理事會、約翰-莫納什將軍基金會、MITRE量子登月計劃和陸軍研究實驗室的資助。