量子物理學正處於技術突破的邊緣：由於採用了量子技術，新型傳感器，安全數據傳輸方法甚至計算機都可能成為可能。然而，這裡的主要障礙是找到正確的方式來耦合和精確控制足夠數量的量子系統（例如，單個原子）。
來自TU維恩和哈佛大學的研究小組已經找到了一種新的方式來傳遞必要的量子信息。他們建議使用微小的機械振動。原子通過“聲子”彼此耦合 - 聲子是振動或聲波的最小量子力學單位。
微小的鑽石有故意的缺陷
“我們正在測試具有內置硅原子的小鑽石 - 這些量子系統特別有前途，”TU Wien教授Peter Rabl說。“通常情況下，鑽石僅由碳製成，但在某些地方添加硅原子會在可存儲量子信息的晶格中產生缺陷。” 晶格中的這些微觀缺陷可以像微型開關那樣使用，可以在高能量狀態和使用微波的較低能量狀態之間切換。
與來自哈佛大學的團隊一起，Peter Rabl的研究小組已經開發出一種新的想法來實現這些量子存儲器在鑽石內的有針對性的耦合。它們可以逐一建成一個只有幾微米長的小鑽石棒，就像項鍊上的單個珍珠一樣。就像音叉一樣，這根杆可以被製成振動 - 然而，這些振動非常小，只能用量子理論來描述。通過這些振動，硅原子可以形成彼此的量子力學鏈接。
“光由光子產生，也就是光的量子，同樣，機械振動或聲波也可以用量子力學的方式來描述，它們是由聲子組成的，它是機械振動的最小可能單位，” Peter Rabl。由於研究小組現在能夠使用模擬計算顯示，由於這些聲子，任何數量的這些量子存儲器都可以在鑽石棒中連接在一起。 各個硅原子利用微波“開啟和關閉”。在這個過程中，它們發射或吸收聲子。這會產生不同硅缺陷的量子糾纏，從而允許傳輸量子信息。
通向可擴展量子網絡的道路
到目前為止，還不清楚這樣的事情是否可行：“通常你會期望聲子被吸收到某個地方，或者接觸到環境，從而失去它們的量子力學性質，”Peter Rabl說。“聲子是量子信息的敵人，可以這麼說，但通過我們的計算，我們能夠證明，當使用微波進行適當控制時，聲子事實上可用於技術應用。”
這項新技術的主要優勢在於其可擴展性：“量子系統原理上可以用於技術應用的想法很多，最大的問題是連接足夠多的量子系統以便能夠執行復雜的計算操作“，Peter Rabl說。 為此目的使用聲子的新策略可以為可擴展的量子技術鋪平道路。
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