使用化学反应在纳米尺度上进行量子隐形传态

时间：2021-08-22 17:52:25 来源：

西北大学的一个研究人员团队是第一个记录化学在下一代计算和通信中所起的作用的团队。通过将他们的专业知识应用于量子信息科学（QIS）领域，他们发现了如何通过量子隐形传态在纳米尺度上移动量子信息，这是QIS领域的一个新兴话题。他们的发现发表在2019年9月23日的《自然化学》杂志上，具有影响未来研究和应用的巨大潜力。

量子隐形传态不仅允许通过显着改进的加密方式更安全地传递量子信息，而且还可以将量子信息从一个位置传输到另一位置。

QIS的研究领域长期以来一直是物理学家的领域，仅在过去的十年中，化学家就吸引了他们的注意力和参与，他们利用他们的专业知识来为QIS应用开发分子的量子性质。

“通过光化学产生与有机自由基中的第三电子相互作用的纠缠电子，我们可以通过电子转移将信息从一个分子的一端传送到另一端，并确保在不损害或改变所携带的信息的情况下进行移动。”—马修D. Krzyaniak

西北大学Wasielewski研究小组的负责人，克莱尔·汉密尔顿霍尔化学教授Michael R. Wasielewski说：“能够将这一新知识带入量子科学中一个越来越重要的发现领域，我们感到很兴奋。” 。“这些发现是近十年分子设计研究的高潮。”Wasielewski是美国西北大学量子信息研究与工程计划（INQUIRE）的执行委员会成员。

西北大学化学系克莱尔·汉密尔顿霍尔化学教授Michael R. Wasielewski

Wasielewski集团能够使用电子转移机制在分子之间传送信息，这是前所未有的。这一发现对计算和通信以及传感（例如改进可以感应磁场的范围）的影响，在此基础上，发达的合成化学工具可以为特定问题量身定制解决方案。

“这是表明化学家可以为物理学家提供迄今为止的思想和材料的第一步，”西北大学和Wasielewski集团的研究助理教授Matthew D. Krzyaniak解释说。“通过光化学产生与有机自由基中的第三电子相互作用的纠缠电子，我们可以通过电子转移将信息从一个分子的一端传送到另一端，并确保在不损害或改变所携带的信息的情况下进行移动。”

西北可持续发展与能源研究所（ISEN）执行董事Wasielewski认为，这些发现还提供了一条通过减少能源使用量来提高全球计算效率的途径。

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美国国家科学基金会最近在《自然化学》出版物中描述的研究提供了资金。

参考：Brandon K. Rugg，Matthew D. Krzyaniak，Brian T. Phelan，Mark A. Ratner，Ryan M. Young和Michael R. Wasielewski，“共价给体-受体-自由基系统中电子自旋态的光致量子隐形传态”， 2019年9月23日，自然化学.DOI：
10.1038 / s41557-019-0332-8

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