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  • 科学家已经开发出在光晶格,这将有助于量子计算的发展俘获的铷原子的新方法。

    科学家已经开发出在光晶格,这将有助于量子计算的发展俘获的铷原子的新方法。

    插图:恭达尼洛夫/ MIT

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新的“开关”可功率量子计算

科学家已经开发出在光晶格,这将有助于量子计算的发展俘获的铷原子的新方法。

光晶格捕集原子可以帮助科学家建立量子信息的发射机网络。


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使用激光来放置光晶格表面附近的个别的铷原子,科学家在bt365手机app和哈佛大学已经开发出用于连接粒子的新方法 - 一个可以在强大的量子计算系统的发展提供帮助。

新的技术,在论文中描述今天在杂志上发表 性质,使研究人员能够耦合铷,金属的孤原子,具有单个光子或光粒子。这允许两个原子和光子来切换其他粒子的量子状态,从而提供通过该量子级计算操作可能发生的机制。

另外,科学家认为他们的技术将允许他们增加一个小的空间内发生的有用交互的数量,从而扩大量子计算的处理量可用。

“这是该系统的一大进步,”弗拉丹vuletić,物理学和研究实验室的bt365手机app的部门电子(RLE)教授,论文的共同作者。 “我们已经证明基本上是一个原子可以切换的光子的相位。和光子可以切换原子的相“。

即,光子可以具有两个偏振态,和与其连接的原子相互作用可以改变光子从一个状态到另一个;相反地​​,与光子的相互作用可以改变原子的相位,这相当于从它的“接地”状态改变原子的量子状态到它的“兴奋”状态。以这种方式原子 - 光子耦合可以作为量子开关来发送信息 - 的晶体管的在经典计算系统中的等同物。并通过将许多原子的光的同一领域内,研究人员可能能够建立网络可以更有效地处理量子信息。

“现在你能想象有几个原子放在那里,做出几个这些设备 - 这是只有几百纳米厚,比人的头发丝还细1000倍 - 和他们夫妇一起,使他们交换信息,”vuletić补充道。

使用光子腔

量子计算可以通过采取颗粒的独特的量子级属性的优点使计算的快速性能。一些颗粒可以在叠加的情况下,出现在同一时间在两个地方存在。因此颗粒在叠加,被称为量子位,可能含有比经典尺度颗粒的更多信息,并且允许更快的计算。

然而,研究人员在确定哪些材料最好允许量子级计算的早期阶段。bt365手机app和哈佛大学的研究人员一直在研究光子作为候选材料,因为光子很少与其他粒子相互作用。由于这个原因,光学量子计算系统,利用光子,可能是更难敲除其微妙的错位。但由于很少的光子与物质的其他位互动,他们很难在第一时间操控。

在这种情况下,研究人员使用的激光放置铷原子非常接近的光子晶体腔,光的结构的表面上。原子置于不超过100或200纳米 - 小于光的波长 - 从所述腔的边缘。在这样小的距离,有原子和光场,它的研究人员使用套住原子代替的表面之间的强吸引力。

产生类似的结果的其它方法已经被考虑之前 - 例如,在效果,滴原子成光,然后寻找和捕获它们。但研究人员发现,他们不得不在粒子这样更大的控制权。

“在某种意义上,这是一个巨大的惊喜该解决方案是如何的简单比较,你可能想象得到的原子存在的不同的技术,”vuletić说。

结果是他所谓的“混合型量子系统”,其中单个原子被耦合到微观制造的器件,并且其中原子和光子可以在生产性的方式来控制。研究人员还发现,新设备作为一种相互分离路由器的光子。

“这个想法是有这样不同的长处和短处,产生一些新的不同的东西结合起来,”vuletić说,并补充说:“这是技术的进步。当然,这是否将是 技术还有待观察。”

“仍然惊人”不放一个原子

纸张,“纳米光子量子相位开关与单个原子”,是合着由vuletić;托比亚斯tiecke,既RLE和哈佛大学附属的博士后;物理米哈伊尔·卢金的哈佛教授;哈佛大学博士后纳塔莉·德莱昂;和哈佛大学研究生杰夫·汤普森和刘波。

MIT和哈佛大学的研究人员之间的协作是,在当前问题中描述的字段中的两个进展之一 性质。研究人员在德国量子光学的马普已经开发了同时使用镜子产生原子 - 光子相互作用的新方法中,形成量子门,其改变运动或光子的极化方向。

“哈佛大学/bt365手机app的实验是量子非线性光学的杰作,证明了量子光场的控制许多原子单个原子的令人印象深刻的优势,”格哈德·雷普,在量子光学马克斯普朗克研究所谁帮铅教授说:德国队的新的研究,并已谁由美国队看报纸。 “耦合到光子晶体谐振器的原子的相干操控构成突破并补充了我们自己的工作...与在电介质谐振器反射镜的原子。”

rempe补充说,他认为这两种技术将被视为明显的“关于我们对与静止的原子和光子飞强大的量子科技已取得成就。”

如果研究技术显得有点未来主义,vuletić说,即使在该领域有经验的研究员,他仍然通过他掌握的工具略微敬畏。

“对我来说什么仍然是惊人的,在此工作了20年后,”vuletić体现,“是我们能坚持到单个原子,我们可以看到它,我们就可以四处移动它,我们就可以准备原子态叠加原理,我们可以发现他们一个接一个“。

为研究资金由美国国家科学基金会的一部分提供,bt365手机app,哈佛中心超冷原子,自然科学和加拿大,科研空军办公室与工程研究理事会和帕卡德基金会。


主题: 量子计算, 量子通信, 物理, 纳米科学和纳米技术

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