研究人员声称他们在量子通信领域取得了突破性进展，这要归功于一种新的金刚石拉伸技术，他们说这种技术大大提高了量子比特保持纠缠状态的温度，同时还使它们可以用微波控制。量子网络是一个新兴领域，它利用奇异的量子现象来发送和接收信息。这些网络将不可能被黑客攻击，并将利用量子纠缠来覆盖大距离，创建成对的量子比特，在没有任何物理连接的情况下相互映射对方的量子状态。

研究人员通过拉伸金刚石薄膜改变其分子结构，从根本上提高了量子比特的性能、可靠性和可控性

以钻石为基础的量子比特能够在相当长的时间内保持其纠缠状态，但前提是它们必须保持在令人难以置信的低温状态--仅比绝对零度高出一线。这就限制了它们的用途，因为这意味着需要在量子网络的每个节点上都安装一个巨大的、高能耗的冷却设备。

但来自芝加哥大学、阿贡国家实验室和剑桥大学的研究人员表示，他们已经找到了突破性的解决方案，即通过拉伸钻石来改变其分子晶格。

研究小组在热玻璃上铺了一层金刚石薄膜。当玻璃冷却时，它就会收缩--但收缩程度小于金刚石，从而在分子水平上施加拉伸力。据研究小组称，钻石结构的变化"微乎其微"，但效果却非常显著。

这些被拉伸的钻石量子比特保持纠缠的温度从绝对零度以上上升到4开尔文（-452 °F，-269 °C）。显然，这仍然是非常低的温度，但要达到 4 开尔文比低于 1 开尔文要容易得多。所涉及的设备要便宜得多，也更紧凑。

普利兹克分子工程学院（Pritzker School of Molecular Engineering）助理教授亚历克斯-海（Alex High）说："在基础设施和运营成本方面，这是一个数量级的差别。这项技术可以大幅提高这些系统的工作温度，从而大大降低运行这些系统的资源密集程度。"

"如今，大多数量子比特都需要一个房间大小的特殊冰箱和一个训练有素的团队来运行，"海说，"因此，如果你设想一个工业量子网络，你必须每隔5或10公里[3或6英里]建造一个量子比特，那么现在你谈论的是相当多的基础设施和劳动力。"

拉伸的钻石结构还减少了噪音，并将通过系统的信息保真度提高了 99%，因为这些量子比特可以用微波来控制，而以前的版本需要光谱中的光，会带来相当大的误差。

论文第一作者、博士生郭兴汉说："通常情况下，如果一个系统的相干寿命较长，那是因为它善于'忽略'外界干扰--这意味着它更难控制，因为它在抵抗干扰。非常令人兴奋的是，通过对材料科学进行非常基础性的创新，我们能够弥合这一难题"。

这项研究的共同作者、剑桥大学物理学教授梅特-阿塔特里（Mete Atature）补充说："通过延长相干时间和可行的微波量子控制相结合，开发基于金刚石的量子网络器件的锡空缺中心的道路是清晰的。"

论文发表在《物理评论 X》杂志上。