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06-18
科技日报光学活性半导体量子点是迄今为止已知的最有效的自旋光子界面。
尽管进行了10年的研究，科学家们仍然很难将它们的存储时间延长到几微秒以上。
在最新的研究中，来自英国剑桥大学、林茨大学和谢菲尔德大学的研究人员证明，有一种简单的材料可以解决这个问题，并将量子信息的存储提高到一百微秒以上。
研究结果发表在最新一期的《自然·纳米技术》上。
量子点是由数千个原子组成的晶体结构。
这些原子的每个原子核都有一个磁偶极矩，与量子点电子耦合，并可能导致存储在电子量子位中的量子信息丢失。
新的研究发现，在由具有相同晶格参数的半导体材料制成的设备中，原子核“感觉”相同的环境并表现一致。
其结果是能够滤除该内核噪声并实现存储时间近两个数量级的改进。
研究人员表示，这是光学活性量子点的一种新机制，其中与原子核的相互作用被关闭，电子自旋一次又一次地重新聚焦以保持其量子态活跃。
对于量子点中的自旋，相干时间短是应用的最大障碍，这一发现为此提供了一个清晰而简单的解决方案。
在首次探索数百微秒的时间尺度时，研究人员惊喜地发现电子只能看到来自原子核的噪声，而看不到设备中的电噪声。
另一件让研究人员感到惊讶的事情是从原子核接收到的“声音”。
它并不像最初预期的那么和谐，通过进一步的材料改进，系统的量子相干性还有进一步提高的空间。
研究人员表示，这项研究最令人兴奋的事情之一是驯服一个复杂的量子系统：十万个原子核与受良好控制的电子自旋强烈耦合。
大多数研究人员通过消除所有相互作用来解决将量子位与噪声分离的问题。
他们的量子比特变得有点像一只注射了镇静剂的薛定谔猫，无论谁拉它的尾巴都无法做出反应。
新研究中的“猫”似乎服用了强力兴奋剂。
量子点现在将高光子量子效率与长自旋相干时间结合在一起。
在不久的将来，研究人员预计这些设备能够为全光子量子计算创建纠缠光态，并允许在核自旋系统上进行基本的量子控制实验。
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