通过光进行电子的环形移动:基于几何的量子装置

发布时间:2022-11-09 23:24 阅读次数:
本文摘要:传统电子上的比特位是经典的二进制的1或0状态不存在,而更加非常丰富的量子位资源,或由向量回应的'量子位',指1和0状态同时牵头。为了几乎构建一个量子位,有适当掌控这种量子位矢量的方向,这一般来说是用于微调和噪声隔绝程序展开的。 在芝加哥大学的分子工程学院和康斯坦茨大学的研究人员早已证明,能产生量子逻辑运算或量子比特位循环,这是令人吃惊的找到,在本质上是对噪声的弹性以及对变化的强度或持续时间的掌控。

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传统电子上的比特位是经典的二进制的1或0状态不存在,而更加非常丰富的量子位资源,或由向量回应的'量子位',指1和0状态同时牵头。为了几乎构建一个量子位,有适当掌控这种量子位矢量的方向,这一般来说是用于微调和噪声隔绝程序展开的。  在芝加哥大学的分子工程学院和康斯坦茨大学的研究人员早已证明,能产生量子逻辑运算或量子比特位循环,这是令人吃惊的找到,在本质上是对噪声的弹性以及对变化的强度或持续时间的掌控。

他们的成就是基于被称作贝里振幅几何的概念,并几乎是通过光学手段在钻石中的单一电子自旋构建。  他们的研究公开发表在《大自然光子学》2016年2月15日的网络版,并将在三月份刊行。尤其是与传统的电子相比较,我们偏向于指出量子操作者是很薄弱的且更容易受到噪音影响的,领导这项研究的大卫奥沙隆提及,他也是阿贡国家实验室分子工程教授和资深科学家。相比之下,我们的作法表明出有了令人难以置信的抵挡外部影响和符合了任何实际量子技术的关键拒绝。

  当一个量子力学的对象,如电子,沿一些环路循环,它将不会保有对所经过路径的记忆即贝里振幅。为了更佳地解读这一概念,傅科摆作为大多数科技馆都有的仪器可以协助我们直观解读这一概念。钟摆,像那些落地座钟一样,一般来说在一个相同的平面内往返波动。

然而,一个傅科摆在一天的过程中由于地球的转动而在平面上往返转动,进而敲打在一系列环绕着放置的针脚上。  所敲打插槽的数量是钟摆在波动平面上总角量,从而取得几何振幅。

从本质上谈,由于地球的转动沿着一个特定的堵塞路径,即其纬线圈,这种移动必要关系到地球表面挂的方位。而该角后移各不相同特定路径,奥沙隆说道到,它不依赖地球的转动速度或挂的波动频率。  某种程度,贝里振幅是量子系统内部状态的类似于路径涉及的转动,它表明出有了在量子信息处置中可作为一个强劲的操控量子比特状态的一种有前景的手段,他说道。

  在这个实验中,研究人员操控的量子态的贝里振幅是在氮-遗缺(NV)中心内,是金刚石中原子尺度的缺失。在过去的十年半的时间里,电子自旋态作为一个潜在的量子比特早已取得了人们很大的兴趣。在他们的实验中,小组成员研发了一种通过转变所产生的激光来绘制此缺失旋路径的方法。

为了证明贝里振幅,他们跟踪类似于橘子片的量子空间的所有的磁矩态的有可能的人组的循环。  从本质上谈,像桔片的面积,我们所画的数量要求了我们需要累积的贝里振幅的量,克里斯托弗耶鲁说道,他是奥沙隆实验室的博士后学者,也是该项目的联合主要作者之一。  这种用于激光来充份掌控电子自旋的路径的方法是在对比更加一般来说的通过微波场掌控所述NV中心转动。这种方法有可能在有一天对研发这些缺失有用处,连接起来和掌控几乎是由光,其作为一种既处置又传输量子信息的方法。

  使得其具备强劲的量子逻辑操作能力的是贝里振幅的一个最重要特征,其需要抵挡噪声源。为了测试贝里振幅操作者的鲁棒性,研究人员无意加到噪声到激光掌控的路径中。

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其结果是,磁矩态将在一个不稳定的方式沿着其预计路径前进。然而,只要在路径的总面积维持恒定下,做到了贝里振幅的测量。

  尤其的是,我们寻找了贝里振幅不脆弱的波动激光的强度。这样的噪音一般来说是对量子调控危害的,布赖恩周说道,他是研究小组的博士后学者,并且是联合的第一作者。  想象一下你正在沿着湖边徒步旅行,即使你大大离开了的路径去照片,你最后已完成环湖徒步旅行,约瑟夫F说道,他也是联合的第一作者,现在是阿贡国家实验室研究人员说道。

你通过整个循环,无论你采行了诡异的路径,所以围困的区域完全是维持完全相同的。  钻石中的这些光控贝里振幅明确提出了一种务实和容错的量子信息处置的路线,圭多布卡德认为,他是康斯坦茨大学的物理学教授,是该研究项目的理论合作者。  虽然该技术的应用于依然是初期的,贝里振幅有非常丰富的基本数学框架,使这项研究沦为一个迷人区域,圭多布卡德说道。


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