研究人员使用半导体制造技术来制造培育钻石小芯片

2020-07-15 11:53:15 投稿人 : 阿秦围观 : 次评论

麻省理工学院的研究人员开发出了一种制造和整合“人造原子”的工艺，这种工艺由培育钻石的微观薄片中的原子级缺陷产生，并带有光电集成技术电路，从而生产出同类最大的量子芯片。该最新研究成果论文，题为：”混合光子电路中人工原子的大规模集成“，发表在今天的《自然》杂志上。

论文第一与第二作者与通讯作者为华人博士生学者：诺埃尔·万（Noel H. Wan）、陆宗举（Tsung-Ju Lu）。论文主导作者、麻省理工学院电气工程与计算机科学系教授、德克·恩格隆德（Dirk Englund）说，这项成就“标志着可伸缩量子处理器领域的转折点”。建造量子计算机将需要数百万个量子处理器，这项新的研究证明了扩大处理器生产规模的可行方法。

与传统计算机使用0和1表示的位处理和存储信息不同，量子计算机使用可以同时表示0、1或两者的量子位来运行。这种奇怪的特性使量子计算机可以同时执行多个计算，从而解决了传统计算机难以解决的问题。

这种新芯片中的量子位是由培育钻石中的缺陷制成的人造原子，可以用可见光和微波来驱使它们发出携带量子信息的光子。研究团队在《自然》杂志上描述的过程是一种混合方法，其中将精心挑选的包含多个基于培育钻石的量子位的“量子微芯片”放置在氮化铝光子集成电路上。

恩格隆德教授说：“在过去20年的量子工程中，制造与集成电子产品相当的人造量子比特系统一直是最终的愿景。” “尽管在这一非常活跃的研究领域取得了显着进展，但迄今为止，制造和材料复杂性使每个光子系统仅产生两到三个发射器。”

使用他们的混合方法，恩格隆德及其同事能够构建一个128量子位的系统，这是迄今为止最大的集成人工原子光子学芯片。

芯片的质量控制

小芯片中的人造原子由培育钻石的色心、钻石的碳晶格中相邻的碳原子缺失的缺陷组成，它们的空间由不同的元素填充或保留为空。在麻省理工学院的芯片中，替换元素是锗和硅。每个中心起着原子状发射器的作用，其自旋状态可以形成一个量子比特。人造原子发出带有光或光子的彩色粒子，这些粒子携带着量子位表示的量子信息。

万解释说，培育钻石色中心构成了良好的固态量子位，但是“此平台的瓶颈实际上是在构建可扩展到成千上万个量子位的系统和设备架构。” “人造原子在固态晶体中，不希望有的污染会影响重要的量子性质，如相干时间。此外，晶体内部的变化会导致量子位彼此不同，因此很难缩放这些系统。”

研究人员决定采用模块化和混合方法，而不是尝试完全用培育钻石构建大型量子芯片。“我们使用半导体制造技术来制造这些钻石小芯片，从中我们仅选择最高质量的量子位模块，”“然后，我们将这些小芯片逐个集成到另一个芯片中，从而将这些小芯片“连接”到更大的设备中。

这种集成是在光子电路上进行，该光子集成电路类似于电子集成电路，但使用光子而不是电子来承载信息。光子学提供了底层架构，可在电路中的模块之间以低损耗路由和切换光子。电路平台是氮化铝，而不是某些集成电路的传统硅。

通过使用这种光子电路和钻石小芯片的混合方法，研究人员能够在一个平台上连接128个量子比特。万和他的同事们说，这些量子比特稳定且寿命长，它们的发射可以在电路内进行调节，以产生光谱上无法区分的光子。

模块化方法

尽管该平台提供了一种可扩展的过程来生产人造原子光子芯片，但下一步将是“打开它”，即测试其处理能力。

万说：“这是固态量子比特发射器是非常可扩展的量子技术的概念证明。” “为了处理量子信息，下一步将是控制这些大量的量子位，并引起它们之间的相互作用。”

这种芯片设计中的量子位不必一定是这些特定的培育钻石色中心。其他芯片设计人员可能会选择其他类型的钻石色心，其他半导体晶体（如碳化硅）中的原子缺陷，某些半导体量子点或晶体中的稀土离子。

陆说，“由于集成技术是混合的和模块化的，因此我们可以选择适合每个组件的最佳材料，而不是仅仅依靠一种材料的自然属性，从而使我们能够将每种不同材料的最佳属性组合到一个系统中。”

研究团队表示，找到一种方法来实现这一过程的自动化，并证明与调制器和检测器之类的光电组件进一步集成，对于制造更大的芯片是模块化量子计算机和长距离传输量子比特的多通道量子中继器所必需的。

Nature论文的其他作者包括MIT研究人员Noel H. Wan，Tsung-Ju Lu，Kevin C.Chen，Michael P.Walsh，Matthew E.Trusheim，Lorenzo De Santis，Eric A.Bersin，Isaac B.Harris，Sara L Mouradian和Ian R. Christen;与Sandia国家实验室的Edward S. Bielejec合作。

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14.6克拉！CVD培育钻石世界最大记录再次被刷新

近日，一颗14.60克拉的钻石被认证为最大的由CVD工艺生产的抛光培育钻石。图为14.60ctCVD培育钻石，由 IGI 提供这颗F/ VVS2培育钻石由印度孟买的 Ethereal Green Diamond 公司制造，并由 IGI 实验室进行分级。去年11月，中国制造商上海征世科技（ Shanghai Zheng shi Technology ）以12.75克拉的 F /VVS2获得CVD最高纪录。在此之前，在2020年6月，在加州卡尔斯巴德的GIA实验室，分级了7.07ct M/VS2培育钻石。化学气相沉积（ CVD ）是生产实验室生长金刚石的一种新方法。它不需要像长期建立的高压力HPHT（高压、高温）过程。文章编译自：IDEX Online1...
2021-08-24 11:54:36
IGI、VDB和JFC合作全球首次实验室培育钻石慈善拍卖会

8月16日，由培育钻石交易APP(Virtual Diamond Boutique,简称VDB)、国际宝石学院(IGI)、慈善机构儿童关怀珠宝商（Jewelers for Children，简称JFC）合作举办了全球首次实验室培育钻石慈善拍卖会。据了解，本次拍卖品为价值超过75,000美元的实验室培育裸钻和培育钻石珠宝，均含有IGI的分级报告，拍卖所得捐献给伊丽莎白·格拉泽儿童艾滋病基金会、圣犹大儿童研究医院、全国CASA协会、自闭症研究组织等慈善机构。Jewelers for Children（JFC）成立于1999年，由美国珠宝行业创立，其使命是帮助有需要的儿童。自成立以来，JFC已通过慈善合作伙伴向那些生活受到疾病、虐待或疏忽影响的儿童的项目捐赠了超过5700万美元。这一成功归功于乐善好施的珠宝贸易组织、珠宝和手表制造公司、珠宝零售商、珠宝专业人士和珠宝消费者。我们的目标是团结珠宝行业的慷慨捐赠，以支持尽可能多的需要帮助的儿童。我们努力让越来越多的珠宝商参与进来，并通过JFC向消费者宣传珠宝行业为慈善做出的贡献。“我们很高兴培育钻石行业可以聚在一起为儿童造福，”JFC执行董事David Rocha说。“由于我们无法在2020年举办线下活动，VDB开发了一款出色的线上拍卖APP。我们去年在APP上举行的拍卖活动很受欢迎，为更多的参与者提供另一种选择。”培育钻石行业已上升为珠宝行业最受欢迎的慈善团体之一。拍卖会上的培育钻石大小从1克拉到3克拉以上不等，形状各异，包括梨形、祖母绿形、圆形和枕形切割，以及一些成品珠宝，例如2克拉祖母绿切割光环戒指。这些拍卖品来自一些行业领先的培育钻石供应商，例如 Aarush Diam、Clarity Diamond、Classic Grown Diamonds、Forever Grown Diamonds、Go Green Diamonds、Green Rocks Diamonds、Innovation Diamonds、Labon LLC、Maitri Diamonds Inc.、 Malakan Diamond Co.、Primo Diamonds、Smiling Rocks、Unique Lab Grown Diamond 等。拍卖筹集的总金额将在8月29日公布。IGI将对拍卖品进行鉴定并提供分级报告，并捐赠物流服务，如裸钻的储存、运输和密封。IGI北美总裁Avi Levy说：“作为培育钻石和天然钻石行业的领导者，IGI致力于将该行业团结在一起，比如支持慈善机构儿童关怀珠宝商的工作”VDB总裁兼首席执行官Tanya Nisguretsky表示：“我们相信合作的力量可以成就伟大的事业。“IGI和VDB是该项目的完美合作伙伴，因为我们都与培育钻石团体建立了紧密的联系，而且我们双方都提供特定的服务，以提高这一首次培育钻石慈善拍卖的效率和安全性。VDB、IGI和培育钻石商一起为JFC做的事情比我们任何人单独做的更多。1+1+1＞3，这是一个双赢的合作。”Jewelers for Children（JFC）成立于1999年，由美国珠宝行业创立，其使命是帮助有需要的儿童。自成立以来，JFC已通过慈善合作伙伴向那些生活受到疾病、虐待或疏忽影响的儿童的项目捐赠了超过5700万美元。这一成功归功于乐善好施的珠宝贸易组织、珠宝和手表制造公司、珠宝零售商、珠宝专业人士和珠宝消费者。我们的目标是团结珠宝行业的慷慨捐赠，以支持尽可能多的需要帮助的儿童。我们努力让越来越多的珠宝商参与进来，并通过JFC向消费者宣传珠宝行业为慈善做出的贡献。文章编译自：INSTORE1...
2021-08-24 11:52:16
重磅消息！国标计划修改“合成钻石”名称，为此征求意见！

就在不久前，全国珠宝玉石标准化技术委员会发布通知，就GB/T 16552-2017《珠宝玉石名称》国家标准第1号修改单公开征求意见。其实主要内容就是修改合成钻石的名称，涉及到两个地方：一是在5.1.3.1合成宝石条款末尾，增加“注：‘合成钻石’又称‘培育钻石’。”5.1.3.1 合成宝石合成宝石的定名应遵守以下规则：a) 应在对应的天然珠宝玉石基本名称前加“合成”二字。 b) 不应使用生产厂、制造商的名称直接定名，如：“查塔姆（Chatham）祖母绿”“林德（Linde）祖母绿”。 c) 不应使用易混淆或含混不清的名称定名，如：“鲁宾石”“红刚玉”“合成品”。 d) 不应使用合成方法直接定名。如“应使用合成方钻石”“使用合成方法直接钻石”。 e) 再生宝石应在对应的天然珠宝玉石基本名称前加“合成”或“再生”二字。如无色天然水晶表面再生长绿色合成水晶薄层，应定名为“合成水晶”或“再生水晶”。注：“合成钻石”又称“培育钻石”。二是在附录A.表A.4合成宝石名称中，将表格第二行内容更新为：（说明：红色字体为新增内容。）很早之前，业内人士就对“合成钻石”这个中文名称有意见，认为这样讲有歧义，会让消费者产生误解，早就想让有关部门修改了。没想到这次真的要修改了，为此国标修改小组进行了多次讨论交流，最终认为“合成钻石”词条中，培育钻石定名应遵守以下原则：（1）中文定名：“合成钻石”或“培育钻石”。（2）英文定名：“synthetic diamond”或“laboratory-grown diamond”。（3）不应使用“天然的（natural）”“真的（real）”等可能产生歧义的词语修饰“合成钻石/培育钻石（synthetic diamond/ laboratory-grown diamond）”。简单来说，国家标准GB/T 16552-2017《珠宝玉石名称》是珠宝玉石的命名依据，如果这项意见通过的话，国标会将“培育钻石”纳入规范定名，“培育钻石”就可作为正式名称使用了！到时候不管是宣传描述、还是实验室出具的检测证书，都可以使用培育钻石作为名称！这些年来，随着培育钻石技术的快速发展，中国已经成为宝石级培育钻石的生产大国。培育钻石市场虽然兴起了，但是在命名方面，市场对培育钻石的说法可谓是五花八门，说什么的都有，比如培育钻石、合成钻石、实验室培育钻石、实验室生长钻石、人造钻石、人工养殖钻石、实验室养殖钻石等名称，这让很多消费者疑惑不解，到底该叫什么名称呢？同时也给培育钻石市场的参与者造成很多不确定性,严重干扰了刚刚兴起的培育钻石市场。国标做出这样的决定，无疑是顺应时代趋势的，直接为培育钻石行业注入了一针强心剂，进一步促进了培育钻石市场的发展。并且充分发挥了国家标准在行业发展和消费市场中的规范性、适用性和引领性作用。有了国标背书，相信培育钻石的道路会越来越好。1...
2021-07-19 09:40:55
Alrosa开发出追溯钻石来源的三维码

Alrosa推出了一项溯源计划，允许客户使用纳米技术追溯钻石的原产地。这家俄罗斯矿商将在毛坯和抛光的钻石上打上永久性的非侵入性激光标记，参与者可以使用Alrosa提供的特殊扫描仪“读取”这些标记。这将使供应链上的人们能够识别货物是来自Alrosa的天然钻石，并让他们检索到有关钻石从挖掘到出售的详细信息。用于读取纳米标记的扫描仪Alrosa声称，这是第一次有人使用这种技术来追踪钻石并用于商业目的。该公司已在美国、中国、香港、比利时和印度等主要钻石交易中心启动专利申请程序。Alrosa首席执行官Sergey Ivanov表示：“通过参与整个生产周期，我们掌握了有关我们的抛光钻石和切割钻石原石的所有必要信息。我们创造的激光纳米标记技术也可以应用在我们合作伙伴销售的钻石上。”该标志是一个“三维码，链接到Alrosa的原产地平台，提供有关钻石原产地和特征的详细信息，以及唯一的识别号、照片和视频以及有关如何切割的信息。不到一分钟，人们就能获取以上所有内容。该公司补充说，这种方法是“100%精确”，并且比其他技术更远离钻石表面。纳米标记进入晶体内部，穿过钻石的原子结构，使其在没有扫描仪的情况下不可见。Alrosa在俄罗斯科学院的科学家以及矿商的研究地质企业(NIGP)和Yakutniproalmaz研究所的帮助下开发了该技术。Alrosa指出，美国和中国的消费者调查表明，可追溯性是钻石购买者的一个重要因素。1...
2021-07-16 11:02:07
培育钻石鉴定证书有哪些？

培育钻石指的是在实验室里通过一定技术制造出来的钻石，它与天然钻石有着相同的物理特性、化学成分和晶体结构，唯一不同是只是出生地不一样。由于培育钻石外观与天然钻石完全一样，没有办法用肉眼进行分辨，再加上培育钻石正在逐渐被市场认可，所以国内外各个专业的权威机构都推出了培育钻石鉴定证书，给广大消费者提供了保证，今天我们就来看看哪些机构出具了鉴定证书。 1、GIA美国宝石协会GIA美国宝石协会全称是Gemological lnstitute of America，1931年由Robert M.Shipley先生创立，是让钻石鉴定证书成为国际化趋势的创始者，主要服务内容是珠宝鉴定和专业知识的教育和研究，是一家非营利机构，经费全部由业界人士捐赠。GIA对于钻石4C分级标准的把控非常精准，创建了沿用至今的钻石4C分级系统，在世界上始终保持着领导地位。GIA培育钻石证书包含与天然钻石证书相同的信息，不仅有钻石4C的描述，还在钻石的腰围刻上了证书编号和“LABORATORY GROWN”字样。 2、IGI国际宝石学院IGI国际宝石学院全称是International Gemological Institute，1975年成立于世界钻石中心比利时的安特卫普，是目前世界上最大的独立珠宝首饰鉴定实验室。在全球各大钻石交易中心共设有12个实验室，被称为“消费者身边的权威鉴定所”。IGI可以为任何尺寸的钻石出具多种版面的证书，方便消费者随身携带，并拥有多重防伪措施。IGI国际宝石学院是全球首个对培育钻石具有ISO认证资格的机构，IGI培育钻石证书也拥有天然钻石证书相同的信息，只是在钻石的腰部用激光刻上了证书编号和“lab grown” 标志，这些都是为了保护消费者的知情权。一份权威可靠的IGI证书代表着整个宝石界的共同认可和信赖。 3、NGTC国家珠宝玉石质量监督检验中心NGTC的全称是National Gemological Training Centre，创立于1993年，是我国第一个钻石分级标准的创立者，经过了国家质量监督检验检疫总局的授权，是我国珠宝鉴定机构的典型代表。经过20多年的发展，已经成为国际级质检中心，技术水平、管理体系等方面都达到了国际领先水平。虽然国外的鉴定机构出具的证书都使用Laboratory Grown（实验室培育）的字样，但是国内的质检证书上，对实验室制造的钻石称呼仍然是“合成钻石”，不过近期的消息显示，NGTC决定建立科学有效、实操性强的钻石分级体系，保障消费者的权益。4、HRD安特卫普HRD安特卫普的全称是Hoge Raad voor Diamont，1973年成立于比利时安特卫普，是比利时和官方都认可的官方组织，与国际钻石委员会共同起草了“国际钻石分级标准”IDC标准，是全世界最权威的检验、研究和证书出具机构之一。在2019年3月份的时候，HRD安特卫普宣布改变它们的实验室培育钻石报告，更新与天然钻石相配的语言，并且扩大其合成宝石的颜色类别。每个经HRD检测的实验室培育钻石，会发布实验室成长钻石分级报告，到时封面上会有明确的措辞。每个培育钻石都用激光刻有报告编号和“LAB GROWN”字样。报告中提到了激光铭文、钻石在实验室生长的参考编号和声明。在HRD，培育钻石证书使用与天然钻石相同的术语，并且详细描述了4C。一份权威可靠的实验室培育钻石鉴定证书，代表着行业的认可和信赖，为消费者提供了安全感，让培育钻石交易更具有保障性，使钻石杜绝水分，闪烁加倍。1...
2021-06-28 10:03:07