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      哈佛大学的科研团队通过研制纳米金刚石线设备，在量子科技领域又迈出了可喜的一步。

      该新型设备能够在室温下提供稳定、明亮的单光子来源；这是在光应用中进行安全快速计算的基本要素之一。

      该研究成果使得纳米结构的金刚石设备在量子通信和计算方面的应用提高到了一个新的水准，同时也有望在生化传感和科学成像方面大显身手。

      该研究发表在Nature Nanotechnology杂志上；哈佛大学电子工程系的助教Marko Loncar称，光束虽有发光缺陷，但通过金刚石纳米结构化和嵌入金刚石纳米线的办法，单光子源在金刚石上的物理性能可以得到极大改善。

      在了解到如何利用与宝石氮空位色心相关的电子自旋和内角动量等知识后，科学家们便着手研究天然金刚石的特性。通过对光线的利用，量子状态可以得到初始化和测量。

      色心通过发射、吸收量子来完成“通信交流”。来自色心的量子流为由此产生的信息提供了流通渠道；这使得量子控制、获取和存储对于任何形式的通信或计算有着重要作用。然而，有效地聚集量子并非易事，因为色心被嵌入在金刚石的深处。

      “摆在我们面前的主要问题就是，如果想连接一个色心并将其整合应用到一个现实应用中，就必须找到色心在发射、获取量子过程中所流失的那一部分，缺失的这一部分正是微观纳米世界里的色心和宏观世界里的光纤以及光镜的连接口。”Loncar说。

      纳米金刚石线为探究单个的色心提供了更自然、更高效的接口方案；这种设备使色心更加明亮，同时也增强了色心的灵敏度。相比较于自然金刚石设备，由此产生的增强型光学特性极大地提高了光子收集的效率。

      在SEAS工作的研究生兼项目合作者Tom Babinec说：“这种纳米线设备能够引导发射出的量子，使之处于一种方便做研究的方式和状态。”

      此外，科学家们设计金刚石纳米线也是为了解决“美国国家先进系统”项目中的一些难题，诸如荧光染料分子、量子点和纳米碳管等；因为该设备容易复制，并能整合应用到各种纳米加工材料中去，其科研前景十分广阔。

      研究者利用自顶向下的纳米加工技术将色心嵌入各种加工结构中；通过创造大型设备排列，基于并行设备整合和处理的量子网络和量子系统将更快地成为现实。

      Loncar称，该设备是研究取得的重要进步，它使得纳米技术跟实用光学系统更近了一步。借助这些人工合成的纳米金刚石，将来我们大有可能在量子学和量子技术以及传感、成像技术方面研制出更先进的金刚石设备和系统。

      以上研究得到了美国国家科学基金会NSF、哈佛大学纳米科学工程中心、美国国防部高级研究计划局以及国防科学与工程研究奖学金的支持和赞助。所有相关设备都由哈佛大学纳米系统中心CNS制造提供。 （ 编译自Science Daily；翻译：王现）