降低量子網路成本關鍵，新鑽石拉伸技術讓量子位元更可控

歸功於一種新鑽石拉伸技術，量子通訊進展取得突破，不只提高量子位元維持糾纏狀態的系統運作溫度，還能更容易以微波控制。

量子網路是一種利用奇怪量子現象發送、接收訊息的新興領域，透過「量子密鑰分發」方式進行的通訊過程無法被破解，糾纏光子技術還具遠程傳輸特性，且成對量子位元無需倚靠任何物理性質連接就能相互影響彼此量子態。

其中，基於鑽石的量子位元對能長時間內維持糾纏狀態，但量子位元對熱量和振動非常敏感，因此必須一直處於僅比絕對零度高一點的溫度，這代表量子網路每個通訊節點（每 5～10 公里）都需設置一個巨大、能源密集冷卻裝置，嚴重限制該領域實用性。

來自芝加哥大學、阿貢國家實驗室、劍橋大學的研究團隊於是對製造量子位元的材料進行實驗，想看是否可改進這項技術，而最有前途的量子位元類型之一由鑽石製成。

現在他們宣布找到突破性解決方法：透過「拉伸」鑽石薄膜改變分子晶格創造的量子位元，可提高系統運作環境溫度，且位元更容易控制。

團隊於熱玻璃上方鋪一層鑽石薄膜，冷卻過程由於玻璃收縮程度比鑽石小，從而稍微拉伸了鑽石原子結構，就像道路隨著下方地殼冷熱變化而收縮膨脹，這種拉伸雖然只使原子分開極小距離，但對材料行為已能產生巨大影響，比如讓鑽石量子位元維持糾纏的溫度從略高於絕對零度提升至 -269℃。

其次，此法也讓利用微波控制量子位元、提高資訊保真度的想法變得可行。科學家表示，透過延長相干時間、以微波進行可行量子控制，對基於鑽石的量子位元網路開發來說會是條明確道路。

新論文發表在《Physical Review X》期刊。

• Diamond-stretching technique makes qubits more stable and controllable
• Researchers invent new way to stretch diamond for better quantum bits

（首圖來源：芝加哥大學）