量子发射器的进步标志着量子互联网的进展
连接量子计算机并能够进行高度安全的数据传输的量子互联网的前景很诱人，但实现它却面临着巨大的挑战。传输量子信息需要使用单个光子，而不是传统光纤网络中使用的光源。为了产生和操纵单个光子，科学家们正在转向量子光发射器，也称为色心。半导体材料中的这些原子级缺陷可以发射固定波长或颜色的单光子，并允许光子以受控方式与电子自旋特性相互作用。
一组研究人员最近展示了一种使用脉冲离子束创建量子发射器的更有效技术，加深了我们对量子发射器如何形成的理解。这项工作由能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)研究人员托马斯·申克尔(Thomas Schenkel)、梁谭(Liang Tan)和加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学副教授布巴卡尔·坎特(Boubacar Kanté)领导。研究结果发表在《应用物理评论》上，是该团队为识别用于处理和传输量子信息并精确生产它们的最佳量子缺陷发射器而付出的 更大努力的一部分。
伯克利实验室加速器技术与应用物理(ATAP)部门的高级科学家申克尔说：“我们正在制造的色心有望成为量子互联网的骨干和可扩展量子信息处理的关键资源。” “它们可以支持连接量子计算节点以实现可扩展的量子计算。”
在这项工作中，该团队的目标是在硅中制造一种特定类型的色心，其中包含两个取代的碳原子和一个稍微移位的硅原子。产生缺陷的传统方法是用连续的高能离子束撞击硅;然而，研究人员发现脉冲离子束的效率明显更高，可以产生更多所需的色心。
ATAP 博士后学者、该出版物的第一作者 Wei Liu 表示：“我们惊讶地发现脉冲离子束可以更容易地产生这些缺陷。” “目前，工业界和学术界主要使用连续梁，但我们已经展示了一种更有效的方法。”
研究人员认为，脉冲束产生的瞬态激发(温度和系统能量发生快速变化)是更有效地形成色心的关键，他们通过使用来自激光驱动加速器的脉冲离子束进行的早期研究建立了这一点在通讯材料。
该团队使用高灵敏度近透视 探测器来探测其光学信号，从而在低温下表征色心。他们发现用于创建色心的离子束的强度改变了它们发射的光子的光学特性。国家能源研究科学计算中心 (NERSC) 对Perlmutter系统进行的大规模计算机模拟 进一步深入了解了这一发现，揭示了发射光子的波长对晶格中的应变敏感。
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