钻石中发现量子效应 为制作电脑芯片铺路

现实版的芝诺悖论在钻石中上演，这可以促进量子计算的发展

21ic通信网讯，科学家在钻石中发现了一种以古老的希腊谜题命名的量子效应，这为人们利用钻石晶体制作电脑芯片铺平了道路。

“芝诺效应”因公元前五世纪的古希腊埃利亚哲学家芝诺得名。芝诺提出，如果把飞矢的位置按照特定的时间点来划分，那么在某一刻上它并不会运动，由于每一个时间点都不会动，所以飞矢永远不能到达终点，这就是著名的“飞矢不动悖论”。

我们可以从量子力学的角度来研究飞矢悖论，在1977年物理学家就曾假定，如果以足够的次数经常性地测量一个量子系统，那么它将永远处于停滞状态，正如古语所云“水壶越看越不开”。这个假说有一个基本的量子学前提：测量一个物体的属性（比如位置）会影响其状态。

现在，柏林洪堡大学的量子物理学家奥利弗·本森和他的同事在钻石中发现了这种效应，钻石可以更便利地用于大规模量子计算。

物理学家观察钻石中的电子运动，格言“水壶越看越不开”的量子力学版在此上演

扰乱的振幅

研究人员重点关注了“氮-空位点”，这是钻石中的瑕疵，其中的氮原子和一个空位替换了两个相邻的碳原子。他们利用微波改变“氮-空位点”中电子的磁自旋状态，然后使用激光束诱发钻石中的红色荧光，借此观察电子的两种状态。当他们用这种方法测量氮-空位点时，两种状态之间的振幅被扰乱了，这跟“芝诺效应”所描述的一摸一样。

本森说：“第一步是观察这个效应，第二步就是利用这个效应。”在量子计算中，信息以量子形态储存在光量子或钻石的瑕疵中。但是目前为止，受环境中的噪音干扰，钻石微妙的结构会发生“脱散”，研究人员无法一次性地在钻石中储存些许相互关联的量子信息。不断检测钻石状态可以让它们免受不可控因素的影响，研究人员可以借此拓展信息储存量。

哈佛大学原子物理学家罗纳德·沃尔沃思和他的团队在2010年就曾经提出过假说，钻石中存在芝诺效应。但是在将其用于量子计算之前，我们必须搞清楚这种振幅扰乱到底是不是由量子效应引起的，还是说有其他因素在起作用。

荷兰代尔夫特科技大学量子物理学家罗纳德·汉森专门研究氮-空位点，他认为本森的实验和他的论文都表明了氮-空位点中电子的自旋可以相互关联，这些都足以说明，钻石确实是一种适于量子计算的材料。他说：“在未来几年，我们就会解决这些问题。”