近日，國外科學家們在通電納米碳管內放置一小塊金剛石，研制出了量子信息處理系統的基礎元件。
       研究者將通電納米碳管的機械振動和金剛石缺陷的磁特性相結合；這種結合可以實現納米碳管和金剛石的量子態的相互轉移，以及量子態向位于幾微米距離遠的另外一個金剛石轉移。
       該研究由Peng-Bo Li等人主持領導，用于新型混合量子設備的應用；論文發表在Physical Review Letters上。
       金剛石和納米碳管都是碳的同素異形體，其獨特的材料屬性都可用于量子設備的制造。金剛石具有氮空位中心的缺陷，能夠發出明亮的紅光。通過對氮空位中心缺陷的光學屬性的控制，可以使該缺陷占有一個顯著的量子態，充當量子點的作用。納米碳管也具有顯著的機械和電子性能。
       金剛石和納米碳管的諸多研究都是將其作為獨立的實體，很少將其結合起來進行研究。近日，國外的一組研究團隊發現，金剛石的氮空位中心可以和機械諧振器結合，從而使金剛石的磁特性和諧振器的機械運動結合起來。但這種結合強度目前普遍比較弱。
       研究者將金剛石的氮空位中心和納米碳管結合，施以60µA的電流從而使其發生共振；納米碳管和金剛石缺陷之間的結合是由于電流以量子規模產生了一個近磁場。這種設備相當于量子版的奧斯特實驗：通電導線周圍產生磁場，從而推動磁針發生轉動。
       由于這兩種碳同素異形體的優越屬性，新型混合量子設備的磁性結合強度是一般設備的三倍。通過改變電流大小還可以調節兩種材料間的相互作用。
       研究還發現，金剛石和納米碳管結合后，氮空位中心和納米管的量子態可以相互轉移，同時還能向臨近的金剛石-納米碳管結合的量子態相互轉移。在未來，氮空位中心可以充當量子點的作用。快速有效地控制這些量子點的量子態可以用于量子信息處理系統的研發，還可以用于納米傳感器的制備。
       這種設備可根據電子自旋對量子邏輯閘進行編址，還可用于物理和生命科學領域的微壓力、溫度、電力和磁場變化探測用傳感器。（本文由中國超硬材料網原創翻譯，請勿轉載）