A research collaboration between Element Six and the AWS Center for Quantum Networking is harnessing the unique photonic and quantum properties of synthetic diamond to fashion the building blocks of long-distance quantum networks
While today’s fibre-optic networks distribute classical information across global length scales, the quantum networks of the not-so-distant tomorrow will exploit the exotic properties of entanglement and superposition to securely transmit quantum information between end-users at the same global scale. This capability will enable quantum-encrypted communications for all manner of organizations – from governments and banks to healthcare providers and the military – and open the way, inevitably, to the implementation of at-scale parallel quantum computing resources, with remote computing nodes linked quantum mechanically across the network.
Though still under development, quantum repeaters represent a core enabling technology as the quantum internet comes into view, serving a similar function as fibre amplifiers in classical optical networks by correcting for the loss and infidelity that occur as quantum information propagates over long distances (though without disrupting the quantum state of light as it passes through the network).
Quantum repeaters operate by transferring information encoded on photons onto a stationary memory qubit where the information can be stored and corrected. Defect qubits, such as colour centres in synthetic diamond, are shaping up as credible candidates for this task because they have an effective interface with light (the source of their colour) and because these defects can have a long-lived “spin” memory. Two classes of diamond-defect qubits are the focus of intense R&D interest in this regard: the nitrogen-vacancy spin centre (NV) and the silicon-vacancy spin centre (SiV), both of which are formed by removing two adjacent carbon atoms from a synthetic diamond crystal lattice and replacing them with a single nitrogen or silicon atom, respectively.
Here Bart Machielse, senior quantum research scientist at the AWS Center สำหรับเครือข่ายควอนตัมบอก โลกฟิสิกส์ how his team is accessing the leading-edge materials science and fabrication capabilities of research partner องค์ประกอบที่หก to realize “quantum advantage” in optical communications systems using synthetic diamond.
What’s the headline goal for the AWS quantum networking programme?
The AWS Center for Quantum Networking is located in Boston, Massachusetts, and has all the tools needed to support an independent R&D initiative in quantum communications. As such, we fabricate, test, characterize and optimize our own devices for proof-of-concept testing in long-distance quantum networking experiments. In my role, I lead the devices and packaging team with a remit to drive the scale-up and integration of quantum photonics (including synthetic diamond photonics) in high-grade research demonstrators of deployment-grade quantum networking technologies.
Presumably, collaboration is a given in such a competitive field?
It’s mandatory. We rely on R&D partners who can bring unique technical capabilities, deep domain knowledge and specialist know-how to the table. Our collaboration with Element Six, for example, is all about reimagining and transforming synthetic diamond as a material platform for photonic devices destined for applications in quantum memories and quantum repeaters. In brief, that means progressing from where we are now – a substrate that’s finnicky to work with when it comes to nanophotonic fabrication – to a material that’s compatible with scalable, reproducible and cost-effective semiconductor-style manufacturing.
How does the collaboration with Element Six work operationally?
Working with Element Six is a true R&D collaboration. For starters, there’s tight integration between the materials experts at Element Six and the quantum photonics team here at AWS. The collective conversation is key to successful translation of the baseline materials know-how at Element Six into enhanced device-level performance.
It’s all about the pipeline in this regard: our job at AWS is to take the diamond substrates that Element Six produces and apply our specialist optical, fabrication, microwave and cryogenic tools to better understand the quantum performance of that material when it’s being fabricated into photonic devices – in particular, how the optical emission maps versus fundamental materials properties such as dislocation density, strain, surface smoothness and the like.
What are the main manufacturing and engineering challenges when it comes to deploying synthetic diamond in quantum networking systems?
Right now, a lot of what we do in synthetic diamond photonics is highly probabilistic – for example, in terms of sample purity, the formation of defects, the exact location of those defects and the macro-scale crystal properties of the substrate material. In short, there is a lot of understanding needed to link the properties required for the application to the material specifications so that it can be fully scaled. In collaboration with Element Six, AWS is seeking to understand what the factors are that make synthetic diamond quantum-grade; also what the limits are when it comes to driving down the cost/complexity of materials processing so that you get what you need, not what you don’t need.
One thing is certain: Element Six’s commitment to ongoing investment in plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD) growth techniques will be critical to the design, development and at-scale fabrication of diamond devices for quantum networking applications. The priorities are already clear: improving control over the types of defects created and the material incorporated during synthetic diamond growth; widening the different morphologies of diamonds that can be produced at scale; and simultaneously reducing the cost of manufacturing.
So put another way: materials innovation is nothing without control?
That’s correct. The task going forward is to remove all the variabilities from the synthetic diamond fabrication process so that we can optimize the design, integration and performance of quantum photonic devices and subsystems out in the network. Even more fundamental: when we fabricate a synthetic diamond photonic device today, we use the top few microns of a 0.5 mm thick diamond, so we need to find ways to be a lot more efficient. Think manufacturability, think cost reduction and, ultimately, synthetic diamond substrates that are more “fabbable” – i.e. compatible with standard semiconductor fabrication techniques.
What does the AWS technology roadmap look like in quantum networking?
In time, it should be possible to deploy, in volume, diamond photonic devices containing quantum memories that serve as quantum repeaters – essential building blocks for what we’re calling “entanglement distribution networks”. Near term, the R&D priority is to work with companies like Element Six to deliver the quantum-grade synthetic diamond substrates that will make the device-level engineering and systems integration more reliable, scalable and network-ready. Our hope is that advances in synthetic diamond fabrication will, sooner rather than later, yield downstream technology innovations that make AWS quantum communication systems a must-have tool in the network security and privacy arsenal of our corporate customers.
The search for a quantum ‘game-changer’
Quantum-grade synthetic diamond is being lined up for a whole new range of photonic applications in quantum computing, quantum metrology and quantum networking – many of which have no analogues in existing materials. The academic community, for its part, is focused on pushing the limits of what can be done with this material, leading to paradigm shifts in quantum performance, while industry is all about taking the current state-of-the-art and figuring out how best to package and integrate engineered synthetic diamond into next-generation quantum devices.
With translation from research lab to the market now front-and-centre, the measures of success for quantum diamond devices are increasingly defined along coordinates like reliability, robustness, manufacturability, scalability and cost/performance ratio. That shift in mindset and priority informs the work of the quantum development team at Element Six, which is applying its patented technology and know-how in PECVD fabrication to produce, at scale, quantum grades of single-crystal diamond containing controlled levels of NV and SiV spin centres for applications in quantum networking systems and beyond.
“Synthetic diamond can offer game-changing solutions and allow our customers and partners to do something that couldn’t be done before – from building a laser with unprecedented power densities to a synthetic diamond ‘acoustic dome’ with exceptionally high frequency characteristics,” explains Daniel Twitchen, chief technologist at Element Six.
“Bart Machielse and his team at AWS are a case in point,” he adds. “They came to us because, over the years, we have developed a large toolbox of synthetic diamond innovation capabilities. Our accumulated know-how aligns with the technical challenges that must be solved to realize a diamond quantum networking platform, plus we have demonstrated the ability to scale synthetic diamond into a production environment.”
At the same time, Element Six realizes that new growth markets for synthetic diamond will require solutions that make it easier for the material to be used – within the emerging quantum supply chain and elsewhere. “Ultimately, the need and opportunity lie not just in making quantum-grade synthetic diamond, but processing and integrating it within photonic devices,” notes Twitchen. “And, in so doing, reducing the barriers for adoption of synthetic diamond.”
Right now, the focus for Twitchen and his Element Six colleagues is to scale the company’s industrial partnerships in the field of quantum networking, having already established the potential of synthetic diamond in academic collaborations with leading quantum networking groups at คุณเดลฟ์ in the Netherlands as well as เอ็มไอที และ มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ ในสหรัฐอเมริกา.
“What’s been missing to date,” concludes Twitchen, “is a big industry player saying it can roll out quantum communications systems by introducing a new generation of quantum-secure network services for their customers. They don’t come much bigger than AWS, so it’s exciting to be pooling our expertise in quantum-grade diamond with AWS’s know-how in photonics to make this vision a reality.”
- เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
- ที่มา: https://physicsworld.com/a/synthetic-diamond-how-materials-innovation-is-rewriting-the-rules-of-quantum-networking/
- :มี
- :เป็น
- :ไม่
- :ที่ไหน
- $ ขึ้น
- a
- ความสามารถ
- เกี่ยวกับเรา
- ข้างบน
- นักวิชาการ
- การเข้าถึง
- สะสม
- ข้าม
- เพิ่ม
- ติดกัน
- การนำมาใช้
- ความก้าวหน้า
- จัดแนว
- ทั้งหมด
- อนุญาต
- ตาม
- แล้ว
- ด้วย
- อเมซอน
- an
- และ
- อื่น
- การใช้งาน
- การใช้งาน
- ใช้
- การประยุกต์ใช้
- เป็น
- คลังแสง
- AS
- การชุมนุม
- At
- อะตอม
- AWS
- ธนาคาร
- อุปสรรค
- baseline
- BE
- เพราะ
- รับ
- ก่อน
- กำลัง
- ที่ดีที่สุด
- ดีกว่า
- ระหว่าง
- เกิน
- ใหญ่
- ที่ใหญ่กว่า
- Blocks
- บอสตัน
- ทั้งสอง
- นำมาซึ่ง
- การก่อสร้าง
- สร้าง
- แต่
- by
- โทร
- มา
- CAN
- ผู้สมัคร
- ความสามารถในการ
- ความสามารถ
- คาร์บอน
- กรณี
- ศูนย์
- ศูนย์
- ศูนย์
- บาง
- โซ่
- ความท้าทาย
- ลักษณะ
- สมบัติ
- สารเคมี
- หัวหน้า
- ชิป
- ชั้นเรียน
- ชัดเจน
- คลิก
- การทำงานร่วมกัน
- ความร่วมมือ
- เพื่อนร่วมงาน
- โดยรวม
- อย่างไร
- มา
- ความมุ่งมั่น
- การสื่อสาร
- ระบบสื่อสาร
- คมนาคม
- ระบบสื่อสาร
- ชุมชน
- บริษัท
- บริษัท
- เข้ากันได้
- การแข่งขัน
- การคำนวณ
- ควบคุม
- การควบคุม
- การสนทนา
- แกน
- ไทม์ไลน์การ
- แก้ไข
- การแก้ไข
- ราคา
- ลดต้นทุน
- ค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพ
- ที่สร้างขึ้น
- น่าเชื่อถือ
- วิกฤติ
- คริสตัล
- ปัจจุบัน
- ลูกค้า
- แดเนียล
- วันที่
- ลึก
- กำหนด
- ส่งมอบ
- แสดงให้เห็นถึง
- ปรับใช้
- ปรับใช้
- ออกแบบ
- ลิขิต
- พัฒนา
- พัฒนาการ
- ทีมพัฒนา
- เครื่อง
- อุปกรณ์
- เพชร
- ต่าง
- ความคลาดเคลื่อน
- กระจาย
- การกระจาย
- do
- ทำ
- การทำ
- โดเมน
- ทำ
- Dont
- ลง
- ขับรถ
- การขับขี่
- ในระหว่าง
- e
- ง่ายดาย
- มีประสิทธิภาพ
- ที่มีประสิทธิภาพ
- ธาตุ
- ที่อื่น ๆ
- กากกะรุน
- การส่งออก
- ทำให้สามารถ
- การเปิดใช้งาน
- ชั้นเยี่ยม
- ที่เพิ่มขึ้น
- สิ่งกีดขวาง
- สิ่งแวดล้อม
- จำเป็น
- ที่จัดตั้งขึ้น
- แม้
- ตัวอย่าง
- ล้ำ
- น่าตื่นเต้น
- ที่มีอยู่
- แปลกใหม่
- การทดลอง
- ความชำนาญ
- ผู้เชี่ยวชาญ
- อธิบาย
- เอาเปรียบ
- ปัจจัย
- แฟชั่น
- สองสาม
- สนาม
- หา
- โฟกัส
- มุ่งเน้น
- สำหรับ
- การสร้าง
- ที่เกิดขึ้น
- ข้างหน้า
- เวลา
- ราคาเริ่มต้นที่
- อย่างเต็มที่
- ฟังก์ชัน
- พื้นฐาน
- รุ่น
- ได้รับ
- กำหนด
- เหตุการณ์ที่
- ระดับโลก
- เป้าหมาย
- ไป
- รัฐบาล
- กลุ่ม
- การเจริญเติบโต
- การควบคุม
- ฮาร์วาร์
- มี
- มี
- he
- พาดหัว
- การดูแลสุขภาพ
- โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม
- จุดสูง
- อย่างสูง
- ของเขา
- ความหวัง
- สรุป ความน่าเชื่อถือของ Olymp Trade?
- HTTPS
- i
- ภาพ
- การดำเนินงาน
- การปรับปรุง
- in
- รวมทั้ง
- Incorporated
- ขึ้น
- อิสระ
- อุตสาหกรรม
- อุตสาหกรรม
- ย่อม
- ข้อมูล
- แจ้ง
- Initiative
- นักวิเคราะห์ส่วนบุคคลที่หาโอกาสให้เป็นไปได้มากที่สุด
- นวัตกรรม
- รวบรวม
- การบูรณาการ
- บูรณาการ
- อยากเรียนรู้
- อินเตอร์เฟซ
- อินเทอร์เน็ต
- เข้าไป
- แนะนำ
- การลงทุน
- ปัญหา
- IT
- ITS
- การสัมภาษณ์
- jpg
- เพียงแค่
- คีย์
- ความรู้
- ห้องปฏิบัติการ
- ใหญ่
- เลเซอร์
- ต่อมา
- นำ
- ชั้นนำ
- ความยาว
- ระดับ
- โกหก
- เบา
- กดไลก์
- ขีด จำกัด
- เรียงราย
- LINK
- ที่เชื่อมโยง
- ที่ตั้งอยู่
- ที่ตั้ง
- นาน
- ดู
- ดูเหมือน
- ปิด
- Lot
- หลัก
- ทำ
- การทำ
- จำเป็น
- ลักษณะ
- การผลิต
- หลาย
- แผนที่
- ตลาด
- ตลาด
- แมสซาชูเซต
- วัสดุ
- วัสดุ
- ความกว้างสูงสุด
- วิธี
- มาตรการ
- ความทรงจำ
- หน่วยความจำ
- มาตรวิทยา
- ทหาร
- Mindset
- หายไป
- เอ็มไอที
- ข้อมูลเพิ่มเติม
- มีประสิทธิภาพมากขึ้น
- มาก
- ต้อง
- ต้องมี
- my
- ใกล้
- จำเป็นต้อง
- จำเป็น
- เนเธอร์แลนด์
- เครือข่าย
- การรักษาความปลอดภัยเครือข่าย
- เครือข่าย
- เครือข่าย
- ใหม่
- รุ่นต่อไป
- ไม่
- โหนด
- หมายเหตุ / รายละเอียดเพิ่มเติม
- ไม่มีอะไร
- ตอนนี้
- NV
- of
- เสนอ
- on
- ต่อเนื่อง
- ไปยัง
- เปิด
- ทำงาน
- โอกาส
- เพิ่มประสิทธิภาพ
- or
- องค์กร
- ของเรา
- ออก
- เกิน
- ของตนเอง
- แพ็คเกจ
- บรรจุภัณฑ์
- ตัวอย่าง
- Parallel
- ส่วนหนึ่ง
- ในสิ่งที่สนใจ
- หุ้นส่วน
- พาร์ทเนอร์
- ความร่วมมือ
- ผ่าน
- ได้สิทธิบัตร
- เทคโนโลยีที่จดสิทธิบัตร
- การปฏิบัติ
- โฟตอน
- ฟิสิกส์
- โลกฟิสิกส์
- ท่อ
- เวที
- เพลโต
- เพลโตดาต้าอินเทลลิเจนซ์
- เพลโตดาต้า
- ผู้เล่น
- บวก
- จุด
- เป็นไปได้
- ที่มีศักยภาพ
- อำนาจ
- ลำดับความสำคัญ
- ความเป็นส่วนตัว
- กระบวนการ
- การประมวลผล
- ก่อ
- ผลิต
- ผลิต
- การผลิต
- โครงการ
- กำลังคืบหน้า
- คุณสมบัติ
- ต้นแบบ
- ผู้ให้บริการ
- ใจเร่งเร้า
- ใส่
- ควอนตัม
- การคำนวณควอนตัม
- ข้อมูลควอนตัม
- ควอนตัมอินเทอร์เน็ต
- เครือข่ายควอนตัม
- เครือข่ายควอนตัม
- การวิจัยควอนตัม
- qubit
- qubits
- วิจัยและพัฒนา
- พิสัย
- ค่อนข้าง
- อัตราส่วน
- ความจริง
- ตระหนักถึง
- ลด
- การลดลง
- พิจารณา
- ความเชื่อถือได้
- น่าเชื่อถือ
- วางใจ
- รีโมท
- เอาออก
- ลบ
- แสดง
- ต้องการ
- จำเป็นต้องใช้
- การวิจัย
- แหล่งข้อมูล
- ตามลำดับ
- การเขียนใหม่
- แผนงาน
- ความแข็งแรง
- บทบาท
- ม้วน
- กฎระเบียบ
- เดียวกัน
- คำพูด
- scalability
- ที่ปรับขนาดได้
- ขนาด
- ไต่ขึ้น
- ตาชั่ง
- วิทยาศาสตร์
- นักวิทยาศาสตร์
- ค้นหา
- อย่างปลอดภัย
- ความปลอดภัย
- ที่กำลังมองหา
- สารกึ่งตัวนำ
- ระดับอาวุโส
- ให้บริการ
- บริการ
- การให้บริการ
- การสร้าง
- เปลี่ยน
- กะ
- สั้น
- น่า
- ซิลิคอน
- คล้ายคลึงกัน
- พร้อมกัน
- เดียว
- หก
- So
- โซลูชัน
- บางสิ่งบางอย่าง
- แหล่ง
- ผู้เชี่ยวชาญ
- ข้อกำหนด
- สปิน
- ผู้ให้การสนับสนุน
- มาตรฐาน
- สถานะ
- รัฐของศิลปะ
- ยังคง
- เก็บไว้
- ความสำเร็จ
- ที่ประสบความสำเร็จ
- อย่างเช่น
- การทับซ้อน
- จัดหาอุปกรณ์
- ห่วงโซ่อุปทาน
- สนับสนุน
- พื้นผิว
- สังเคราะห์
- ระบบ
- ตาราง
- เอา
- การ
- งาน
- ทีม
- วิชาการ
- เทคนิค
- เทคโนโลยี
- นักเทคโนโลยี
- เทคโนโลยี
- นวัตกรรมเทคโนโลยี
- บอก
- ระยะ
- เงื่อนไขการใช้บริการ
- ทดสอบ
- การทดสอบ
- กว่า
- ที่
- พื้นที่
- ข้อมูล
- เนเธอร์แลนด์
- ที่มา
- ของพวกเขา
- พวกเขา
- ที่นั่น
- ล้อยางขัดเหล่านี้ติดตั้งบนแกน XNUMX (มม.) ผลิตภัณฑ์นี้ถูกผลิตในหลายรูปทรง และหลากหลายเบอร์ความแน่นหนาของปริมาณอนุภาคขัดของมัน จะทำให้ท่านได้รับประสิทธิภาพสูงในการขัดและการใช้งานที่ยาวนาน
- พวกเขา
- สิ่ง
- คิด
- นี้
- เหล่านั้น
- แต่?
- ตลอด
- ภาพขนาดย่อ
- เวลา
- ไปยัง
- ในวันนี้
- วันนี้
- วันพรุ่งนี้
- เครื่องมือ
- กล่องเครื่องมือ
- เครื่องมือ
- ด้านบน
- การถ่ายโอน
- การเปลี่ยนแปลง
- การแปลภาษา
- ส่งผ่าน
- จริง
- สอง
- ชนิด
- ในที่สุด
- ภายใต้
- เข้าใจ
- ความเข้าใจ
- เป็นเอกลักษณ์
- เป็นประวัติการณ์
- us
- ใช้
- มือสอง
- ใช้
- การใช้
- กับ
- รายละเอียด
- วิสัยทัศน์
- ปริมาณ
- ทาง..
- วิธี
- we
- ดี
- อะไร
- เมื่อ
- ที่
- ในขณะที่
- WHO
- ทั้งหมด
- จะ
- กับ
- ภายใน
- ไม่มี
- งาน
- โลก
- ปี
- ผล
- คุณ
- ลมทะเล