浅黄色钻石可储存海量信息将用于超级电脑

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浅黄色钻石可储存海量信息将用于超级电脑

科教之窗　　加入时间：2011-11-7 11:35:40　　□ 世纪

      你知道钻石除了可以让女性更迷人之外，还有更高精尖的用途吗？美国加州的科学家们正在将它用在未来的超级电脑上。钻石可以作为用来储存量子信息的记忆体。不过，科学家们所用的钻石，不是珠宝店售卖的洁净无瑕的钻石，而必须是有杂质的钻石——这是该项技术的关键。
      钻石最常见的瑕疵之一是氮。氮会让钻石变得发黄。当氮原子与碳晶体内的孔洞相邻时，这种侵入性元素能将自己额外的电子转移到孔洞中。
      几年前，科学家们开始利用灌注了氮原子的钻石来研发新的量子信息系统。他们用微波能量来改变电子的自旋，以使之按量子比特或者量子位运作。这就使得信息不单可以用“0”和“1”来储存，也可以按电子自旋的方向来存储。
      科学家们也一直在寻找一种更为稳定的方法来储存量子信息。他们找到方法将电子的自旋和附近氮原子核的自旋链接起来。其它量子系统需要接近绝对零度，而这种钻石的记忆体可以在室温下运作。通过射入激光，钻石内部的自旋可以加以改变。这也让钻石成为对科学家而言很有吸引力的纳米光电系统材料。
      除了更好的稳定性以外，钻石也可以克服量子计算机面临的另一个障碍——大小。可以按比例利用钻石制造更大尺寸的量子计算机。钻石量子记忆体也能够用来建构更大的量子网络。量子中继器可以利用钻石的碎片去捕捉、储藏和转发信息，可以让量子网络覆盖更远的距离。
      量子计算机研究是目前最前沿的电脑研究领域。2009年11月，世界首台量子计算机正式在美国诞生，可处理两个量子比特的数据。较之传统计算机中的“0”和“1”比特，量子比特能存储更多的信息，因而量子计算机的性能将大大超越传统计算机。半导体靠控制集成电路来记录和运算信息，量子电脑则希望控制原子或小分子的状态，记录和运算信息。量子计算机成为超级电脑新的发展方向。而氮填充孔洞的钻石会是最新一代超级电脑研发的关键。未来的钻石系统会比现在以硅为基础的系统多储存几百万倍的信息，而信息处理的速度也会加快很多倍。
      科学家们早些年已经开始用灌注了氮的天然黄色钻石做各种量子力学测试。加州大学的科学家David Awschalom表示，他们已能用非常成熟的技术在完美无瑕的钻石里创造原子大小的瑕疵。以量子力学为基础的新超级电脑需要更高的精确度。而这种处理过的钻石满足了科学家们的需求。
      众所周知，目前市场上黄钻的价格要比白钻石低得多，随着量子存储技术的研究深收入，是否会改变这一现象，现在还不得而知。

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