Peaaegu unipolaarsed laserimpulssid võivad kubitte juhtida

Füüsikud on loonud valguslaine, mis on tegelikult unipolaarne, mis tähendab, et see käitub nii, nagu oleks tegemist ainult positiivse välja impulsiga, mitte tavalise positiivse-negatiivse võnkumisega, mida leidub elektromagnetlainetes. Positiivsel impulssil on terav tipp ja kõrge amplituud ning see on piisavalt võimas elektrooniliste olekute vahetamiseks või liigutamiseks, mis tähendab, et seda saab kasutada kvantteabe manipuleerimiseks ja võib-olla ka tavapärase andmetöötluse kiirendamiseks.

Elektromagnetlaineid ja eriti valgusimpulsse saab kasutada elektrooniliste kvantolekute vahetamiseks, iseloomustamiseks ja juhtimiseks uskumatu täpsusega, selgitavad meeskonna juhid. Mackillo Kira ja Rupert Huber Euroopa Michigani ülikool USA-s ja Regensburgi ülikool Saksamaal. Kuid selliste impulsside kuju on põhimõtteliselt piiratud positiivsete ja negatiivsete võnkumiste kombinatsiooniga, mille summa on null. Selle tulemusena võib positiivne tsükkel laengukandjaid (elektrone või auke) nihutada, kuid siis tõmbab negatiivne tsükkel need tagasi algusesse.

Positiivne tipp on piisavalt tugev, et lülitada või liigutada elektroonilisi olekuid

Ideaalne kvantelektrooniline lülitiimpulss oleks nii väga asümmeetriline, et oleks täiesti ühesuunaline – teisisõnu sisaldaks see ainult positiivset (või negatiivset) väljavõnkumise pooltsüklit. Nendes tingimustes võib selline impulss muuta kvantolekut, näiteks kvantbitti, minimaalse ajaga (pool tsüklit) ja maksimaalse efektiivsusega (ilma edasi-tagasi võnkumisteta).

Vabalt levivate lainete puhul on see põhimõtteliselt võimatu, kuid Kira, Huber ja tema kolleegid leidsid võimaluse luua "parim järgmine asi" kvaasiunipolaarse laine kujul, mis koosneb väga lühikesest suure amplituudiga positiivsest tipust, mis on kahe laine vahel. pikad madala amplituudiga negatiivsed piigid. "Positiivne tipp on piisavalt tugev, et lülitada või liigutada elektroonilisi olekuid," selgitavad Kira ja Huber, "samas kui negatiivsed tipud on liiga väikesed, et neil oleks palju mõju."

Teadlased alustasid oma töös äsja välja töötatud nanokilede virnast, mis on valmistatud erinevatest pooljuhtmaterjalidest, näiteks indiumgalliumarseniidist (InGaAs), mida kasvatati epitaksiaalselt galliumarseniidi antimoniidil (GaAsSb). Iga nanokile on vaid mõne aatomi paksune ja nendevahelisel liidesel võivad ülilühikesed laserimpulssid ergutada elektrone peamiselt InGaAs filmis. Ergastatud elektronide poolt maha jäänud augud jäävad GaAsSb kile sisse, tekitades laengu eraldumise.

Tõhusad poolperioodi valgusimpulsid

"Seejärel kasutasime oma kvantteoreetilist läbimurret, kasutades ära elektrostaatilist külgetõmmet vastupidiselt laetud elektronide ja aukude vahel, et need täpselt kontrollitud viisil kokku tõmmata," räägib Kira. Füüsika maailm. "Kiire laadimise ja aeglasema laengu võnkumiste kombinatsioon kiirgasid unipolaarset lainet, mille me kohandasime tõhusate pooltsükliliste valgusimpulssidena elektromagnetilise spektri infrapuna- ja terahertsiosas."

Huber kirjeldab tekkivat terahertsi emissiooni kui "vapustavalt unipolaarset", kusjuures üks positiivne pooltsükkel on umbes neli korda kõrgem kui kaks negatiivset piiki. Kuigi teadlased on pikka aega töötanud üha vähemate võnketsüklitega valgusimpulsside tootmisega, oli võimalus genereerida nii lühikesi terahertsiimpulsse, et need hõlmavad tõhusalt vähem kui ühte poolvõnketsüklit, lisab ta, "üle meie julgetest unistustest. ”.

Kira ja Huber ütlevad, et need unipolaarsed terahertsiväljad võivad olla võimas vahend uudsete kvantmaterjalide juhtimiseks ajaskaalal, mis on võrreldav mikroskoopilise elektroonilise liikumisega. Teadlased viitavad sellele, et väljad võiksid olla ka suurepärased, täpselt määratletud "kellamehhanismid" järgmise põlvkonna ülikiire elektroonika jaoks. Lõpuks on uued emitterid väidavad, et nad on "täiuslikult kohandatud" töötama koos tööstusliku kvaliteediga suure võimsusega tahkislaseritega ja võivad seega moodustada "äärmiselt skaleeritava platvormi rakenduste jaoks nii fundamentaalteaduses kui ka tööstuses".

Teadlased, kes teatavad oma tööst aastal Valgus: teadus ja rakendusedväidavad, et nad on hakanud neid impulsse kasutama kvantteabe töötlemise uute platvormide uurimiseks. "Teised rakendused hõlmavad nende impulsside ühendamist skaneeriva tunnelmikroskoobiga, mis võimaldab meil kiirendada aatomresolutsiooniga mikroskoopiat mõne femtosekundilise ajaskaalani (1 fs = 10).^-15 s) ja seega jäädvustada elektronide liikumist reaalses ruumis ja ajas tegelikes ultraaegluubis mikroskoopilistes videotes, ”selgitavad nad.

Postitus Peaaegu unipolaarsed laserimpulssid võivad kubitte juhtida ilmus esmalt Füüsika maailm.

• Münditark. Euroopa parim Bitcoini ja krüptobörs.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. TASUTA PÄÄS.
• CryptoHawk. Altcoini radar. Tasuta prooviversioon.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/near-unipolar-laser-pulses-could-control-qubits/