经过几十年的小型化，咱们所依靠的计算机和现代技能所依靠的电子元件现在已达到根本极限，面临这一应战，世界各地的工程师和科学家正在转向一种全新的范式：量子信息技能。量子技能运用了在原子水平上分配粒子的古怪规矩，一般被以为过于奇妙，不能与咱们每天在手机、笔记本电脑和轿车中运用的电子科技类产品共存。可是，芝加哥大学普利兹克分子工程学院的科学家们宣告了一项重大打破：量子态可以集成并操控在由碳化硅制成的常用电子设备中。
芝加哥大学分子工程的刘宗族教授，也是量子技能的前驱，首席研讨员大卫·奥沙勒姆(David Awschalom)说：在商业电子中发明和操控高性能量子位的才能令人惊奇，这些发现改变了咱们对开展量子技能的观点，或许可以找到一种办法，运用当今的电子学来制作量子设备。在《科学》与《科学发展》期刊上宣布的两篇研讨论文中，Awschalom的研讨小组，证明了他们可以对嵌入在碳化硅中的量子态进行电操控。这一打破可能会供给一种更简单规划和制作量子电子的办法。
与科学家一般需求用于量子试验的奇特资料构成比照，比方超导金属、悬浮原子或钻石。碳化硅中的这些量子态还有一个额定优点，那就是发射出波长挨近电信波段的单个光粒子。阿尔贡国家试验室(Argonne National Laboratory)资深科学家、芝加哥量子交易所(Chicago Quantum Exchange)主任奥沙洛姆(Awschalom)说：这使得它们很合适经过相同的光纤网络进行长途传输，该网络现已传输了全球90%的世界数据。此外，当这些轻粒子与现有的电子器材结合时，可以得到令人兴奋的新性质。
例如，在宣布在《科学发展》期刊上的论文中，该团队可以发明出Awschalom所称的“量子调频收音机”；就像音乐被传输到你的轿车收音机相同，量子信息可以被发送到极远的间隔。论文的榜首作者，研讨生凯文·苗(Kevin Miao)说：一切的理论都标明，为了在一种资猜中完成杰出的量子操控，它应该是纯洁的，没有动摇场，成果标明，经过恰当的规划，一种设备不光可以削减这些杂质，并且还可以发明出曾经不行能完成的额定操控方式。在宣布在《科学》期刊上的研讨论文中，他们描绘了第二个打破，处理了量子技能中一个十分常见的问题：
噪音。该论文的榜首作者、研讨生克里斯·安德森(Chris Anderson)表明：杂质在一切半导体器材中都很常见，在量子层面上，这些杂质可以终究靠制作喧闹的电子环境来打乱量子信息，关于量子技能来说，这简直是一个普遍存在的问题。可是，经过运用电子学的根本元素之一的二极管，即电子的单向开关，研讨小组发现了另一个意想不到的成果：量子信号忽然变得没有噪音，简直彻底安稳。论文的另一位合著者、研讨生亚历山大·布拉萨(Alexandre Bourassa)说：在试验中需求用激光，不幸的是，这会让电子彼此磕碰。
这就像是电子和音乐椅的游戏；当光线平息时，一切都中止了，但装备不同了。问题是，这种随机的电子构型会影响量子态。但发现，施加电场会将电子从体系中移除，使体系愈加安稳。经过将量子力学的奇特物理与兴旺的经典半导体技能相结合，研讨团队正在为行将到来的量子技能革命铺平道路。这项研讨使咱们离完成可以在世界各地的光纤网络中，存储和分发量子信息的体系又近了一步。这样的量子网络将带来一类新技能，能创立不行偷听的通讯信道，单电子态的隐形传态和量子互联网的完成。
博科园｜研讨/来自：芝加哥大学
参阅期刊《科学》《科学发展》
DOI: 10.1126/science.aax9406
DOI: 10.1126/sciadv.aay0527
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