立即释放
北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发了一种新技术，用于制造掺NV的单晶纳米金刚石，宽度只有4到8纳米，可以作为室温量子计算技术的组件。这些掺杂的纳米金刚石还有望用于单光子传感器和无毒荧光生物标记物。
目前，计算机使用二进制逻辑，其中每个二进制单元（或比特）处于两种状态中的一种：1或0。量子计算利用叠加和纠缠，允许创建具有大量可能状态的量子比特（或量子比特）。量子计算具有显著提高计算能力和速度的潜力。
人们已经探索了许多创建量子计算系统的方法，包括使用具有“氮空位”中心的钻石。这就是这项研究的意义所在。
通常，金刚石具有非常特异性的晶体结构，由重复的金刚石四边形或立方体组成。每个立方体含有五个碳原子。NC国家研究团队开发了一种新技术，用于创造具有两个碳原子的钻石四边形;一个空缺，缺少原子;一种碳-13原子（具有六个质子和七个中子的稳定碳同位素）;和一个氮原子。这被称为NV中心。每个NV掺杂的纳米金刚胺含有数千个原子，但只有一个NV中心;纳米金刚胺中的剩余四边体仅由碳制成。
这在原子上是一个很小的区别，但却有很大的区别。
“那个小点，NV中心，把纳米钻石变成了一个量子位，”约翰C。Fan是北卡罗来纳州材料科学与工程杰出的主席教授，也是描述该工作的论文的主要作者。”每个NV中心有两个转换：NV0和内华达州–. 我们可以使用电流或激光在这两种状态之间来回移动。这些纳米钻石可以作为量子计算机的基本构件。”
为了创造这些NV掺杂的纳米金刚石，研究人员从基板开始，例如蓝宝石，玻璃或塑料聚合物。然后将基材涂覆有无定形碳 - 元素碳，与石墨或金刚石不同，不具有规则的明确定义的结晶结构。在沉积非晶碳膜的同时，研究人员用氮离子和碳-13离子轰击。然后用激光脉冲击中碳，激光脉冲将碳的温度提高至约4,000个开尔文（或约3,727摄氏度），然后快速淬火。该操作在百万分之一的一百万内完成，并在一个大气中进行 - 与周围空气相同的压力。通过使用不同的基板和改变激光脉冲的持续时间，研究人员可以控制碳冷却的速度如何，这使得它们可以产生纳米金刚石结构。
“我们的方法减少了杂质；控制NV掺杂纳米金刚石的尺寸；允许我们以相当高的精度放置纳米钻石；并直接将碳-13结合到材料中，这是创造量子计算所需纠缠的必要条件，”纳拉扬说所有的纳米金刚石都是通过畴匹配外延的范例精确对准的，这是比现有的制造NV掺杂纳米金刚石技术的重大进步。”
纳拉扬说：“这项新技术不仅提供了前所未有的NV掺杂纳米金刚石的控制和均匀性，而且比现有技术更便宜。”希望这将使量子计算领域取得重大进展。”
研究人员目前与政府和私营部门群体交谈，了解如何前进。一个感兴趣的领域是开发一种创建自组装系统的方法，该系统包含缠绕的NV掺杂纳米金刚石用于量子计算。
报纸，”纯和NV掺杂纳米金刚石及其他纳米结构的新合成与性能，“发表在期刊上材料研究信函. 该论文由博士Anagh Bhumik合著。北卡罗来纳州的学生。这项工作得到了美国陆军研究办公室W911NF-12-R-0012-03拨款的支持。
-船夫-
编辑注意：研究摘要如下。
“纯和NV掺杂纳米金刚石及其他纳米结构的新合成和性能”
作者：贾格迪什·纳拉扬和阿娜·巴米克，北卡罗来纳州立大学
出版：11月2日，材料研究信函
内政部: 10.1080/21663831.2016.1249805
摘要：我们报道了一种合成和加工纯氮空位（NV）掺杂纳米金刚石的新方法0和内华达州–在环境温度和空气中的压力下过渡。碳膜通过纳秒激光在超级过冷状态下熔化并迅速淬火。我们可以形成单晶纳米金刚石，微碳铝，纳尼亚和微针和大面积薄膜。在快速液相生长期间，将取代氮原子和空位掺入金刚石中，其中掺杂剂浓度远远超过热力学溶解度通过溶质捕获。这些纳米金刚石可以确定地放置，并且在NV之间的过渡–和内华达州0可通过激光照明进行电气和光学控制。
