লেজার-চালিত ফ্রি-ইলেক্ট্রনের সিন্থেটিক হিলবার্ট স্পেস

লেজার-চালিত ফ্রি-ইলেক্ট্রনের সিন্থেটিক হিলবার্ট স্পেস

গাই ব্রাইম্যান, ওরি রেইনহার্ড, চেন মেচেল, ওমের লেভি এবং ইডো কামিনারের

ইলেকট্রিক্যাল অ্যান্ড কম্পিউটার ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগ এবং সলিড স্টেট ইনস্টিটিউট, টেকনিওন - ইসরায়েল ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি, 32000 হাইফা, ইসরায়েল

এই কাগজ আকর্ষণীয় খুঁজুন বা আলোচনা করতে চান? স্কাইটে বা স্কাইরেটে একটি মন্তব্য দিন.

বিমূর্ত

সুসংগত মুক্ত ইলেকট্রনের সাথে লেজারের মিথস্ক্রিয়ায় সাম্প্রতিক অগ্রগতি ইলেক্ট্রনের কোয়ান্টাম অবস্থাকে আকৃতি দিতে সক্ষম করেছে। প্রতিটি ইলেক্ট্রন একটি অসীম কোয়ান্টাইজড সিঁড়িতে শক্তির স্তরের একটি সুপারপজিশনে পরিণত হয়, যা হাজার হাজার শক্তির স্তর ধারণ করে। আমরা এই ধরনের লেজার-চালিত মুক্ত ইলেকট্রনগুলির কোয়ান্টাম প্রকৃতিকে একটি "সিন্থেটিক হিলবার্ট স্পেস" হিসাবে ব্যবহার করার প্রস্তাব দিই যেখানে আমরা qudits (কোয়ান্টাম ডিজিট) তৈরি এবং নিয়ন্ত্রণ করি। যে প্রশ্নটি আমাদের কাজকে অনুপ্রাণিত করে তা হল ইলেক্ট্রন-লেজারের মিথস্ক্রিয়া ব্যবহার করে কি কুডিট স্টেটগুলি অ্যাক্সেস করা যেতে পারে এবং কোন নির্বিচারে কোয়ান্টাম গেট বাস্তবায়ন করা সম্ভব কিনা। আমরা কীভাবে ফ্রি-ইলেক্ট্রন কুডিট স্টেটগুলিকে এনকোড এবং ম্যানিপুলেট করতে পারি, সেই মাত্রাগুলির উপর ফোকাস করে যা 2 এর ক্ষমতা, যেখানে কিউডিট একই একক ইলেকট্রনের উপর প্রয়োগ করা একাধিক কিউবিটকে প্রতিনিধিত্ব করে – বীজগণিতভাবে পৃথক, কিন্তু শারীরিকভাবে যুক্ত। একটি উদাহরণ হিসাবে, আমরা একটি 4-মাত্রিক কুডিটকে সম্পূর্ণরূপে নিয়ন্ত্রণ করার সম্ভাবনা প্রমাণ করি, এবং যে কোনও নির্বিচারে মাত্রার উপর সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রয়োজনীয় পদক্ষেপগুলি প্রকাশ করি। আমাদের কাজ মাইক্রোস্কোপি এবং স্পেকট্রোস্কোপিতে বিনামূল্যে ইলেকট্রনের অ্যাপ্লিকেশনের পরিসরকে সমৃদ্ধ করে, ক্রমাগত পরিবর্তনশীল কোয়ান্টাম তথ্যের জন্য একটি নতুন প্ল্যাটফর্ম অফার করে।

কোয়ান্টাম তথ্য প্রক্রিয়াকরণের জন্য বিভিন্ন প্ল্যাটফর্ম আজকাল অধ্যয়ন করা হচ্ছে। এই কাজে আমরা ক্রমাগত-পরিবর্তনশীল কোয়ান্টাম তথ্য - বিনামূল্যে ইলেকট্রনগুলির জন্য একটি নতুন প্ল্যাটফর্ম প্রস্তাব করি। আমরা একটি "সিন্থেটিক হিলবার্ট স্পেস" হিসাবে একটি একক লেজার-চালিত মুক্ত ইলেক্ট্রনের কোয়ান্টাইজড সিঁড়িতে শক্তির স্তরগুলিকে ব্যবহার করার প্রস্তাব করছি যেখানে আমরা কুডিটগুলি (কোয়ান্টাম ডিজিট) তৈরি এবং নিয়ন্ত্রণ করতে পারি।

► বিবিটেক্স ডেটা

। তথ্যসূত্র

[1] নিলসেন, এমএ এবং চুয়াং, আই., কোয়ান্টাম গণনা এবং কোয়ান্টাম তথ্য (2002)।
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1463744

[2] Cirac, JI এবং Zoller, P., শারীরিক পর্যালোচনা চিঠি, 74 4091 (1995)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .74.4091

[3] লস, ডি. এবং ডিভিন্সেনজো, ডিপি, ফিজিক্যাল রিভিউ এ, 57 120 (1998)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 57.120

[4] Knill, E., Laflamme, R. and Milburn, GJ, Nature, 409 46 (2001)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35051009

[5] Devoret, MH এবং Schoelkopf, RJ, Science, 339 1169 (2013)।
https: / / doi.org/ 10.1126 / বিজ্ঞান

[6] Takui, T., Berliner, L. এবং Hanson, G., ইলেক্ট্রন স্পিন রেজোন্যান্স (ESR) ভিত্তিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং, স্প্রিংগার নিউ ইয়র্ক (2016)।
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-1-4939-3658-8

[7] PW Shor, Proceedings 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science, Santa Fe NM USA, 124-134 (1994)।
https://​doi.org/​10.1109/​SFCS.1994.365700

[8] Saffman, M., Walker, TG এবং Mølmer, K., আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের পর্যালোচনা, 82 2313 (2010)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.82.2313

[9] Reinhardt, O., Mechel, C., Lynch, MH এবং Kaminer, I., Annalen der Physik, 533 2000254 (2020)।
https://​doi.org/​10.1002/​andp.202000254

[10] Tsarev, MV, Ryabov, A. এবং Baum, P., Physical Review Research, 3 043033 (2021)।
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.3.043033

[11] Wernsdorfer, W. এবং Ruben, M. Advanced Materials, 31 1806687 (2019)।
https://​doi.org/​10.1002/​adma.201806687

[12] Sawant, R., Blackmore, JA, Gregory, PD, Mur-Petit, J., Jaksch, D., Aldegunde, J., … এবং Cornish, SL, New Journal of Physics, 22 013027 (2020)।
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab60f4

[13] Lu, HH, Hu, Z., Alshaykh, MS, Moore, AJ, Wang, Y., Imany, P., … এবং Kais, S., Advanced Quantum Technologies, 3 1900074 (2020)।
https://​doi.org/​10.1002/​qute.201900074

[14] J. Brendel, N. Gisin, W. Tittel এবং H. Zbinden., ‏physical Review Letters, 82 2594 (1999)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .82.2594

[15] I. Marcikic, H. De Riedmatten, W. Tittel, H. Zbinden, M. Legré and N. Gisin, Physical Review Letters, 93 180502 (2004)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .93.180502

[16] Babazadeh, A., Erhard, M., Wang, F., Malik, M., Nouroozi, R., Krenn, M. এবং Zeilinger, A., শারীরিক পর্যালোচনা চিঠি, 119 180510 (2017)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .119.180510

[17] Kok, P., Munro, WJ, Nemoto, K., Ralph, TC, Dowling, JP and Milburn, GJ, Reviews of Modern Physics, 79 135 (2007)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.79.135

[18] ওব্রিয়ান, জেএল, বিজ্ঞান, 318 1567 (2007)।
https: / / doi.org/ 10.1126 / বিজ্ঞান

[19] O'brien, JL, Furusawa, A. এবং Vučković, J., Nature Photonics, 3 687 (2009)।
https://​doi.org/​10.1038/​nphoton.2009.229

[20] Aspuru-Guzik, A. এবং Walther, P., প্রকৃতি পদার্থবিদ্যা, 8 285 (2012)।
https://​doi.org/​10.1038/​nphys2253

[21] লয়েড, এস. এবং ব্রাউনস্টেইন, এসএল, কোয়ান্টাম ইনফরমেশন উইথ কন্টিনিউয়াস ভেরিয়েবল, স্প্রিংগার ডরড্রেচ্ট (1999)।
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-94-015-1258-9_2

[22] গোটেসম্যান, ডি., কিতায়েভ, এ. এবং প্রেসকিল, জে., ফিজ। Rev. A, 64 12310 (2001)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 64.012310

[23] Walschaers, M., PRX কোয়ান্টাম, 2 30204 (2021)।
https://​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.2.030204

[24] Arrazola, JM et al., Nature, 591 54 (2021)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-021-03202-1

[25] Ruimy, R., Gorlach, A., Mechel, C., Rivera, N. and Kaminer, I., Physical Review Letters, 126 233403 (2021)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .126.233403

[26] ঝাও, জেড, সান, এক্সকিউ এবং ফ্যান, এস, ফিজ। Rev. Lett., 126 233402 (2021)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .126.233402

[27] Mechel, C., Kurman, Y., Karnieli, A., Rivera, N., Arie, A. এবং Kaminer, I., Optica, 8 70 (2021)।
https://​doi.org/​10.1364/​OPTICA.402693

[28] Kruit, P., Krielaart, M., van Staaden, Y. এবং Loginov, S., কোয়ান্টাম জেনো ইফেক্ট, EBSN (2019) ব্যবহার করে ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপিতে বৈসাদৃশ্য তৈরি করা।

[29] জেওয়াইল, এএইচ, বিজ্ঞান, 328 187 (2010)।
https: / / doi.org/ 10.1126 / বিজ্ঞান

[30] Barwick, B., Flannigan, DJ and Zewail, AH, Nature, 462 902 (2009)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08662

[31] Echternkamp, ​​KE, Feist, A., Schäfer, S. and Ropers, C., Nature Physics, 12 1000 (2016)।
https://​doi.org/​10.1038/​nphys3844

[32] Morimoto, Y. এবং Baum, P., প্রকৃতি পদার্থবিদ্যা, 14 252 (2018)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-017-0007-6

[33] Priebe, KE, Rathje, C., Yalunin, SV, Hohage, T., Feist, A., Schäfer, S. and Ropers, C., Nature Photonics, 11 793 (2017)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-017-0045-8

[34] Kozák, M., Schönenberger, N. এবং Hommelhoff, P., শারীরিক পর্যালোচনা চিঠি, 120 103203 (2018)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .120.103203

[35] Feist, A., Echternkamp, ​​KE, Schauss, J., Yalunin, SV, Schäfer, S. and Ropers, C., Nature, 521 200 (2015)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature14463

[36] Reinhardt, O. এবং Kaminer, I., ACS Photonics, 7 2859 (2020)।
https://​/​doi.org/​10.1021/​acsphotonics.0c01133

[37] Vanacore, GM, et al., Nature Communications, 9 2694 (2018)।
https://​doi.org/​10.1038/​s41467-018-05021-x

[38] গার্সিয়া দে আব্যাজো, এফজে, এসেনজো-গার্সিয়া, এ. এবং কোসিয়াক, এম., ন্যানো অক্ষর, 10 1859 (2010)।
https://​doi.org/​10.1021/​nl100613s

[39] Park, ST, Lin, M., and Zewail, AH, New Journal of Physics, 12 123028 (2010)।
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​12/​123028

[40] গার্সিয়া দে আবাজো এফজে, বারউইক, বি. এবং কার্বোন, এফ., ফিজিক্যাল রিভিউ বি, 94 041404 (2016)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিআরবিবি 94.041404

[41] Wang, K., Dahan, R., Shentcis, M., Kauffmann, Y., Hayun, AB, Reinhardt, O., … এবং Kaminer, I., Nature, 582 50 (2020)‏
https://​doi.org/​10.1038/​s41586-020-2321-x

[42] Kfir, O. et al., Nature, 582 46 (2020)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2320-y

[43] জোন্স, JA এবং Mosca, M., রাসায়নিক পদার্থবিজ্ঞানের জার্নাল, 109 1648 (1998)।
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.476739

[44] Vatan, Farrokh এবং Colin Williams., Physical Review A, 69 032315 (2004)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 69.032315

[45] Feist, A., et al., Ultramicroscopy, 176 63 (2017)।
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.ultramic.2016.12.005

[46] Losquin, A. এবং Lummen, TT, Frontiers of Physics, 12 127301 (2017)।
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11467-016-0605-2

[47] Yalunin, SV, Feist, A. and Ropers, C., Physical Review Research, 3 032036 (2021)।
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.3.L032036

[48] Dahan, R., et al., Nature Physics, 16 1123 (2020)।
https://​doi.org/​10.1038/​s41567-020-01042-w

[49] Piazza, L. Lummen, T., Quinonez, E., Murooka, Y., Reed, BW, Barwick, B. and Carbone, F., Nature Communications, 6 6407 (2015)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7407

[50] Kruit, P., et al., Ultramicroscopy, 164 31 (2016)।
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.ultramic.2016.03.004

[51] Juffmann, T., Koppell, SA, Klopfer, BB, Ophus, C., Glaeser, RM এবং Kasevich, MA, বৈজ্ঞানিক রিপোর্ট, 7 1699 (2017)।
https://​doi.org/​10.1038/​s41598-017-01841-x

[52] Okamoto, H., Latychevskaia, T. and Fink, HW, ফলিত পদার্থবিজ্ঞানের অক্ষর, 88 164103 (2006)।
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2191096

[53] Kfir, O., শারীরিক পর্যালোচনা চিঠি, 123 103602 (2019)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .123.103602

[54] Imany, P., Jaramillo-Villegas, JA, Alshaykh, MS, Lukens, JM, Odele, OD, Moore, AJ, … এবং Weiner, AM, npj কোয়ান্টাম তথ্য, 5 1 (2019)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0173-8

[55] Lu, HH, Weiner, AM, Lougovski, P. and Lukens, JM, IEEE Photonics Technology Letters, 31 1858 (2019)।
https://​doi.org/​10.1109/​LPT.2019.2942136

[56] Kues, M., Reimer, C., Roztocki, P., Cortés, LR, Sciara, S., Wetzel, B., … এবং Moss, DJ, Nature, 546 622 (2017)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature22986

[57] Low, PJ, White, BM, Cox, AA, Day, ML এবং Senko, C., শারীরিক পর্যালোচনা গবেষণা, 2 033128 (2020)।
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.033128

[58] Bremner, MJ, Bacon, D. and Nielsen, MA, Physical Review A, 71 052312 (2005)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 71.052312

[59] Rungta, P., Munro, WJ, Nemoto, K., Deuar, P., Milburn, GJ and Caves, CM, Directions in Quantum Optics, Springer Berlin Heidelberg, 149-164 (2001)।
https:/​/​doi.org/​10.1007/​3-540-40894-0_14

[60] Pirandola, S., Mancini, S., Braunstein, SL এবং Vitali, D., Physical Review A, 77 032309 (2008)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 77.032309

[61] Marques, B., Matoso, AA, Pimenta, WM, Gutierrez-Esparza, AJ, Santos, MF এবং Pádua, S., বৈজ্ঞানিক রিপোর্ট, 5 16049 (2015)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep16049

[62] Gedik, Z., Silva, IA, Çakmak, B., Karpat, G., Vidoto, ELG, Soares-Pinto, DDO, … এবং Fanchini, FF, বৈজ্ঞানিক রিপোর্ট, 5 14671 (2015)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep14671

[63] Kiktenko, EO, Fedorov, AK, Strakhov, AA এবং Man'Ko, VI, পদার্থবিদ্যা পত্র A, 379 1409 (2015)।
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.physleta.2015.03.023

[64] Bliokh, KY, Bliokh, YP, Savel'Ev, S. and Nori, F., Physical Review Letters, 99 190404 (2007)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .99.190404

[65] Cai, W., Reinhardt, O., Kaminer, I. and de Abajo, FJG, Physical Review B, 98 045424 (2018)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিআরবিবি 98.045424

[66] Vanacore, GM, et al., Nature materials, 18 573 (2019)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41563-019-0336-1

[67] Verbeeck, J., Tian, ​​H. এবং Schattschneider, P., Nature, 467 301 (2010)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09366

[68] Uchida, M. and Tonomura, A., Nature, 464 737 (2010)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08904

[69] McMorran, BJ, Agrawal, A., Anderson, IM, Herzing, AA, Lezec, HJ, McClelland, JJ and Unguris, J., Science, 331 192 (2011)।
https: / / doi.org/ 10.1126 / বিজ্ঞান

[70] Larocque, H., Kaminer, I., Grillo, V., Leuchs, G., Padgett, MJ, Boyd, RW, Segev M. and Karimi, E., Contemporary Physics, 59 126 (2018)।
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2017.1418046

[71] ওয়াং, জে., ইয়াং, জে., ফজল, আইএম, আহমেদ, এন., ইয়ান, ওয়াই., হুয়াং, এইচ., রেন, ওয়াই, ইউ, ওয়াই, ডলিনার, এস., তুর, এম. এবং উইলনার , AE, প্রকৃতি ফোটোনিক্স, 6 488 (2012)।
https://​doi.org/​10.1038/​nphoton.2012.138

[72] অ্যালেন, এল., বেইজারসবার্গেন, MW, Spreeuw, RJC এবং Woerdman, JP, শারীরিক পর্যালোচনা A, 45 8185 (1992)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 45.8185

[73] গিবসন, জি., কোর্টিয়াল, জে., প্যাজেট, এমজে, ভাসনেটসভ, এম., পাসকো, ভি., বার্নেট, এসএম এবং ফ্রাঙ্ক-আর্নল্ড, এস., অপটিক্স এক্সপ্রেস, 12 5448 (2004)।
https://​/​doi.org/​10.1364/​OPEX.12.005448

[74] Perumangatt, C., Lal, N., Anwar, A., Reddy, SG and Singh, RP, Physics Letters A, 22 1858 (2017)।
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.physleta.2017.04.002

দ্বারা উদ্ধৃত

সময় স্ট্যাম্প:

থেকে আরো কোয়ান্টাম জার্নাল