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    图片:恭达尼洛夫,bt365手机app

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为量子器件的缩放容易新颖方法

bt365手机app队在钻石,而是协助进行量子操作已经找到了一种方法,以“招”量子位一般破坏性(量子比特)。可以用ESTA的方法来帮助规模达量子计算系统。

系统“新兵”,通常的缺陷造成的破坏,用它们来代替开展量子操作。


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在提前,可以帮助研究人员扩展量子器件中,MIT的研究小组已经发展到了“新兵”,在钻石制成纳米级的缺陷邻近量子位,这样反而造成的破坏活动,开展量子他们帮助操作的方法。

量子器件进行使用量子位,被称为“量子位”,可表示两种状态对应于经典的二进制位的操作 - 0或1 - 或两种状态同时的“量子叠加”。独特的量子叠加态可以使计算机能够解决问题是不可能的,实际上对于传统计算机,在潜在生物传感刺激突破,神经影像学,机器学习,和其他应用程序。

一个量子位有希望的候选是在金刚石中的缺陷,称为对氮空位(NV)中心,其可以是保持由光和微波炉操纵电子。在响应中,缺陷发射光子可以携带量子该信息。因为它们的固态环境,然而,NV中心总是由其他许多未知的缺陷及不同的旋转特性,称为包围“自旋缺陷。”当可测量的NV中心的自旋量子比特的相互作用有了这些缺陷,量子比特的量子相干态失去了它 - “decoheres” - 和操作土崩瓦解。找出解决办法扰乱这些缺陷,以保护他们免受量子比特来尝试传统。

在二月发表的一篇论文。 25 物理评论快报所述的方法中所描述的研究人员使用NV也就是说中心探测其环境和揭开的几个附近自旋缺陷的存在。然后,研究人员可以精确定位缺陷的位置,并控制它们,以实现相干量子态 - 本质上利用它们作为附加量子位。

在实验中,所产生的团队和检测到的量子相干其中三个电子自旋 - 从单个量子位(NV中心)的三个量子位扩大该量子系统的尺寸(增加两个附近自旋缺陷)。这一发现在扩大使用NV中心的量子器件证明向前迈进了一步,研究人员说。  

“你一直纺未知缺陷的环境进行交互与NV中心。我们说,“让我们不要忽视这些自旋缺陷,其中[如果单独留在家中]可能会导致更快的退相干。让我们来了解准备他们,表征它们的自旋,要学会控制他们,“招”它们是量子系统的一部分,“说:“领先的合着者赢得圭卡尔文太阳,研究生在核科学和部门工程和量子工程组的成员。 “然后,使用一个单一的INSTEAD NV中心[或只是]一个量子位,我们可以利用然后两个,三个,或四个量子位”。

在纸上加盟Sun的首席作者亚历山大·库珀加州理工学院的'16;让 - 克里斯托夫Jaskula,在电子(RLE)和bt365手机app量子工程组的成员,bt365手机app研究实验室的科学家;和帕乌拉cappellaro,在bt365手机app核科学与工程,RLE的成员系的教授,以及量子工程组组长。

表征缺陷

NV中心发生在哪里,在金刚石晶格结构的两个相邻的地方煤炭原子缺失 - 一个原子被氮原子取代,另一种是空的空间“空缺”。本质上,NV中心用作原子,具有核和包围电子在周围的电,磁和光学领域即微小的变化极为敏感。横跨中心微波扫描,例如,使得它的变化,并且因此控制核和电子的自旋态。

测量自旋使用A型磁共振波谱。 ESTA方法地块电子和原子核的频率以兆赫旋转为“共振谱”,可以浸和尖峰,如心脏监视器。某些条件下,NV中心的自旋是公知的。但周围的自旋缺陷是未知的,难以定性。

在他们的工作中,研究人员鉴定,定位和两个受控附近的NV中心电子核自旋的缺陷。他们首先发送微波脉冲在特定频率检查NV中心。同时,另一微波,他们按探针等自旋周围的环境。然后,他们观察到的交互缺陷随着NV中心的自旋共振谱。

光谱中的几个点蘸当探测新闻界互动,附近设有电子核自旋,这表明他们的存在。在不同的方向扫到。然后研究者的磁场过该区域。对于每个方向,缺陷会“旋转”以不同的能量,从而导致在频谱不同倾角。基本上,这使他们每个缺陷的相对旋转测量每个磁性取向。然后,他们插入的能量测量到模型方程未知参数。 ESTA方程被用来描述在磁场下的电子核自旋缺陷的量子相互作用。然后,他们可以解决的公式,成功地刻画每一个缺陷。

定位和控制

表征缺陷后,下一步是表征缺陷和NV,这将同时他们的精确位置之间的相互作用。这样做,他们再次席卷在不同方向的磁场,但这个时候看着描述两个缺陷和NV中心之间的相互作用能的变化。更强的互动,彼此更接近他们。然后,他们用来确定这些的互动优势在哪里位于缺陷,相对于NV中心和对方。这产生钻石三个缺陷的位置好的地图。

表征缺陷及其互动随着中心NV允许完全控制它涉及几个步骤来演示。首先,他们泵NV中心和周边环境与绿光和微波脉冲把那三个量子比特帮助一个众所周知的量子态的序列。然后,他们使用的脉冲的序列缠三个量子比特理想短暂,然后理顺了那些纷繁他们,使他们能够检测量子比特的三个自旋相干性。

研究人员通过测量共振谱的一大穗验证了三自旋相干性。尖峰的测量基本上是记录三个量子位的频率之和。如果三个量子比特例如很少或根本没有纠缠ADH,就不会有高度较小的四个独立的尖峰。

“我们进入了一个黑盒子[随着每个NV环境中心。当我们探讨但NV的环境中,我们开始看到逢低不知道哪类型的自旋的给我们那些骤降。一旦我们[弄清楚]未知缺陷的旋转,并且它们之间的相互作用随着NV中心,我们就可以开始控制他们的连贯性,“孙说。 “然后,我们有我们的量子系统的完全通用的控制。”

接下来,研究人员希望更好地了解其他环境噪声周围的量子位。这将帮助他们开发的量子电路更强大的纠错码。此外,平均由于钻石创造NV中心的过程中创建自旋许多其他缺陷,研究人员说,他们可能扩展系统检查更是量子比特。 “它得到与规模更加复杂。但是,如果我们能够开始寻找NV中心有了更多的共鸣尖峰,你能想象开始控制越来越大的量子系统,“孙说。


主题: 研究, 计算机科学与技术, 量子计算, 核科学与工程, 纳米科学和纳米技术, 传感器, 电子研究实验室, 材料科学与工程, 物理, 工程学院

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