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凭借传输和处理量子信息的能力,大规模量子网络将实现一系列全新的应用,从量子通信到分布式传感、计量和计算。本期观点回顾了量子网络节点和金刚石色心作为合适节点候选者的要求。我们简要概述了采用金刚石色心的最先进的量子网络实验,并讨论了未来的研究方向,重点关注分配和存储纠缠态的量子比特的控制和相干性,以及高效的自旋-光子接口。我们讨论了将金刚石色心与其他光子材料相结合的大规模集成设备的路线,并展望了未来量子网络协议的实际实现和应用。
a. 日本丰桥技术科学大学电气与电子信息工程系 b. 日本茨城大学国立技术研究所 c. 日本 TechnoPro 公司,TechnoPro R&D 公司 d. 日本丰桥技术科学大学电子跨学科研究所 (EIIRIS) e. 日本丰桥技术科学大学应用化学与生命科学系 f. 日本丰桥技术科学大学计算机科学与工程系 摘要 微电极技术在电生理学中至关重要,并为神经科学和医学应用做出了贡献。然而,必须尽量减少与针状电极插入脑组织和植入手术相关的组织损伤,因为这些损伤使稳定的慢性记录变得不可能。在这里,我们报告了一种使用 5 微米直径针状电极的方法,该方法能够通过手术方法跟踪组织运动。电极用可溶解材料放置在小鼠的脑组织上,同时减少对组织的物理压力;然后将装置植入大脑,无需将其固定在颅骨上,同时在组织上实现电极浮动。该电极显示稳定的记录,6 个月内信噪比无明显下降,并且与使用具有相同针头几何形状的其他颅骨固定电极相比,组织损伤最小。
含有带负电的氮空位中心 (NV − ) 的纳米金刚石可用作生物材料中的局部传感器,并已被提议作为探测空间叠加的宏观极限和引力的量子性质的平台。这些应用的一个关键要求是获得含有 NV − 并具有长自旋相干时间的纳米金刚石。与蚀刻柱不同,使用研磨来制造纳米金刚石可以一次处理块状材料的整个 3D 体积,但到目前为止,NV − 自旋相干时间有限。在这里,我们使用通过 Si 3 N 4 球磨化学气相沉积生长的块状金刚石生产的天然同位素丰度纳米金刚石,平均单一替代氮浓度为 121 ppb。我们表明,这些纳米金刚石中 NV − 中心的电子自旋相干时间在室温下在动态解耦的情况下可以超过 400 µ s。扫描电子显微镜提供了含有 NV − 的特定纳米金刚石的图像,并测量了其自旋相干时间。
1 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (IFN-CNR) 和米兰理工大学物理系,意大利米兰 20133 列奥纳多达芬奇广场 32 号 2 加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子科学与技术研究所,加拿大阿尔伯塔省卡尔加里 T2N 1N4 3 卡迪夫大学物理与天文学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 4 卡迪夫大学工程学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 5 马德里康普顿斯大学材料物理系,西班牙马德里大学城 28040 6 东京大学工程学院机械工程系,日本东京 113-8656 7 都灵大学物理系和“纳米结构界面和表面”跨系中心,I-10125意大利都灵 8 国家研究委员会光子学与纳米技术研究所(CNR-IFN)、伊苏布里亚大学科学与高科技系,Via Valleggio 11,22100 科莫,意大利 9 CNR 光子学与纳米技术研究所,L-NESS,Via Anzani 42,22100 科莫,意大利 10 意大利理工学院,可持续未来技术中心,via Livorno 60,10144 都灵,意大利 11 都灵大学,分子生物学中心,via Nizza 52,10126 都灵,意大利 12 乌尔姆大学量子光学研究所,D-89081 乌尔姆,德国 13 乌尔姆大学综合量子科学与技术中心(IQst),D-89081 乌尔姆,德国
1 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (IFN-CNR) 和米兰理工大学物理系,意大利米兰 20133 列奥纳多达芬奇广场 32 号 2 加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子科学与技术研究所,加拿大阿尔伯塔省卡尔加里 T2N 1N4 3 卡迪夫大学物理与天文学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 4 卡迪夫大学工程学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 5 马德里康普顿斯大学材料物理系,西班牙马德里大学城 28040 6 东京大学工程学院机械工程系,日本东京 113-8656 7 都灵大学物理系和“纳米结构界面和表面”跨系中心,I-10125意大利都灵 8 国家研究委员会光子学与纳米技术研究所(CNR-IFN)、伊苏布里亚大学科学与高科技系,Via Valleggio 11,22100 科莫,意大利 9 CNR 光子学与纳米技术研究所,L-NESS,Via Anzani 42,22100 科莫,意大利 10 意大利理工学院,可持续未来技术中心,via Livorno 60,10144 都灵,意大利 11 都灵大学,分子生物学中心,via Nizza 52,10126 都灵,意大利 12 乌尔姆大学量子光学研究所,D-89081 乌尔姆,德国 13 乌尔姆大学综合量子科学与技术中心(IQst),D-89081 乌尔姆,德国
1 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (IFN-CNR) 和米兰理工大学物理系,意大利米兰 20133 列奥纳多达芬奇广场 32 号 2 加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子科学与技术研究所,加拿大阿尔伯塔省卡尔加里 T2N 1N4 3 卡迪夫大学物理与天文学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 4 卡迪夫大学工程学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 5 马德里康普顿斯大学材料物理系,西班牙马德里大学城 28040 6 东京大学工程学院机械工程系,日本东京 113-8656 7 都灵大学物理系和“纳米结构界面和表面”跨系中心,I-10125意大利都灵 8 国家研究委员会光子学与纳米技术研究所(CNR-IFN)、伊苏布里亚大学科学与高科技系,Via Valleggio 11,22100 科莫,意大利 9 CNR 光子学与纳米技术研究所,L-NESS,Via Anzani 42,22100 科莫,意大利 10 意大利理工学院,可持续未来技术中心,via Livorno 60,10144 都灵,意大利 11 都灵大学,分子生物学中心,via Nizza 52,10126 都灵,意大利 12 乌尔姆大学量子光学研究所,D-89081 乌尔姆,德国 13 乌尔姆大学综合量子科学与技术中心(IQst),D-89081 乌尔姆,德国
完整作者列表: Yamashita, Koji;丰桥技术科学大学电气和电子信息工程系 Sawahata, Hirohito;国立技术学院茨城学院 Yamagiwa, Shota;丰桥技术科学大学电气和电子信息工程系 Yokoyama, Shohei;TechnoPro, Inc.,TechnoPro R&D,公司 Numano, Rika;丰桥技术科学大学电子学跨学科研究所 (EIIRIS);丰桥技术科学大学应用化学与生命科学系 Koida, Kowa;丰桥技术科学大学电子学跨学科研究所 (EIIRIS);丰桥技术科学大学计算机科学与工程系 Kawano, Takeshi;丰桥技术科学大学电气和电子信息工程系
,我们通过与零施加的磁场的光学自旋偏振NV中心的相互作用在2872 MHz处进行了微波模式的冷却,从该模式中除去了热光子。通过照片兴奋(泵送)带有连续波532 nm激光器的亮点红色钻石珠宝,输出2 W,微波模式被冷却至188 K的噪声温度。只要钻石持续持续持续保持这种噪声温度,只要钻石持续兴奋并保持冷却并保持冷却。在我们的初步设置中,后一个要求将操作限制为10毫秒。直接将NV钻石的模式冷却性能与戊烷掺杂的para-苯基的模式性能进行了比较,我们发现,前者在光激发时立即具有冷却的优势(而五苯乙烯掺杂的para para-terphenyl在开始冷却之前是不可思议的,并且能够保持冷却的速度下降,并且能够持续降低加油。