پالس های لیزری نزدیک به تک قطبی می توانند هوش داده پلاتوبلاک چین کیوبیت را کنترل کنند. جستجوی عمودی Ai.

پالس های لیزری نزدیک به تک قطبی می توانند کیوبیت ها را کنترل کنند

تمبر زمان: 1 ژوئیه 2022، 5:00 صبح

فیزیکدانان موج نوری را ایجاد کرده اند که به طور موثر تک قطبی است، به این معنی که به جای نوسانات مثبت منفی معمولی که در امواج الکترومغناطیسی یافت می شود، به گونه ای رفتار می کند که گویی صرفاً یک پالس میدان مثبت است. پالس مثبت دارای یک اوج تیز و دامنه بالا است و به اندازه کافی قدرتمند است تا حالت های الکترونیکی را تغییر دهد یا حرکت دهد، به این معنی که می تواند برای دستکاری اطلاعات کوانتومی و شاید سرعت بخشیدن به محاسبات معمولی نیز استفاده شود.

رهبران تیم توضیح می‌دهند که امواج الکترومغناطیسی، و به‌ویژه پالس‌های نور، می‌توانند برای سوئیچ، مشخص کردن و کنترل حالت‌های کوانتومی الکترونیکی با دقت باورنکردنی استفاده شوند. ماکیلو کیرا و روپرت هوبر از دانشگاه میشیگان در آمریکا و دانشگاه رگنسبورگ آلمان. با این حال، شکل چنین پالس هایی اساساً محدود به ترکیبی از نوسانات مثبت و منفی است که مجموع آنها صفر است. در نتیجه، چرخه مثبت ممکن است حامل های بار (الکترون ها یا سوراخ ها) را به حرکت درآورد، اما سپس چرخه منفی آنها را به سمت مربع یک می کشد.

اوج مثبت به اندازه کافی قوی است تا حالت های الکترونیکی را تغییر دهد یا جابجا کند

یک پالس سوئیچ الکترونیکی کوانتومی ایده آل به قدری نامتقارن خواهد بود که کاملاً یک جهته باشد - به عبارت دیگر، فقط شامل یک نیم چرخه مثبت (یا منفی) از نوسان میدان است. تحت این شرایط، چنین پالسی می تواند یک حالت کوانتومی، مانند یک بیت کوانتومی، را در حداقل زمان (نیم سیکل) و با حداکثر بازده (بدون نوسانات رفت و برگشت) تغییر دهد.

googletag.cmd.push (تابع () {googletag.display ('div-gpt-ad-3759129-1')؛})؛

این اساساً برای امواج آزادانه غیرممکن است، اما کیرا، هوبر و همکاران راهی برای ایجاد "بهترین چیز بعدی" در قالب یک موج شبه تک قطبی متشکل از یک قله مثبت بسیار کوتاه و با دامنه بالا یافتند که بین دو قرار گرفته است. قله های منفی طولانی و کم دامنه. کیرا و هوبر توضیح می‌دهند: «اوج مثبت به اندازه‌ای قوی است که بتواند حالت‌های الکترونیکی را تغییر دهد یا جابه‌جا کند، در حالی که قله‌های منفی آنقدر کوچک هستند که نمی‌توانند تأثیر زیادی داشته باشند».

در کار خود، محققان با پشته‌ای از نانوفیلم‌های جدید ساخته شده از مواد نیمه‌رسانای مختلف، مانند آرسنید گالیم ایندیم (InGaAs) که به‌صورت همپایه روی آنتی‌مونید آرسنید گالیم (GaAsSb) رشد کرده‌اند، شروع کردند. هر یک از نانوفیلم ها تنها چند اتم ضخامت دارند و در سطح مشترک بین آنها، پالس های لیزری فوق کوتاه می توانند الکترون ها را عمدتاً در فیلم InGaAs تحریک کنند. حفره هایی که توسط الکترون های برانگیخته باقی می مانند در فیلم GaAsSb باقی می مانند و یک جدایی بار ایجاد می کنند.

پالس های نور نیمه چرخه موثر

کیرا می‌گوید: «سپس ما از پیشرفت تئوری کوانتومی خود در بهره‌برداری از جاذبه الکترواستاتیکی بین الکترون‌ها و حفره‌های دارای بار مخالف استفاده کردیم تا آنها را به روشی کاملاً کنترل‌شده به هم برگردانیم». دنیای فیزیک. "شارژ سریع و نوسانات بار آهسته تر، موج تک قطبی را منتشر کردند که ما آن را به عنوان پالس های نور نیمه چرخه موثر در بخش مادون قرمز دور و تراهرتز طیف الکترومغناطیسی تنظیم کردیم."

هوبر انتشار تراهرتز حاصل را به‌عنوان «به‌طور خیره‌کننده تک‌قطبی» توصیف می‌کند که نیم‌چرخه مثبت منفرد تقریباً چهار برابر بیشتر از دو قله منفی است. در حالی که محققان برای مدت طولانی روی تولید پالس‌های نور با چرخه‌های نوسانی کمتر و کمتر کار می‌کردند، امکان تولید پالس‌های تراهرتز به قدری کوتاه که عملاً کمتر از یک چرخه نیمه نوسان را تشکیل می‌دهند، فراتر از رویاهای جسورانه ما بود. ".

کیرا و هوبر می گویند که این میدان های تراهرتز تک قطبی می تواند ابزار قدرتمندی برای کنترل مواد کوانتومی جدید در مقیاس های زمانی باشد که با حرکت الکترونیکی میکروسکوپی قابل مقایسه است. محققان پیشنهاد می‌کنند که این میدان‌ها همچنین می‌توانند به‌عنوان «ساعت‌ساز» برتر و کاملاً تعریف‌شده برای نسل بعدی الکترونیک فوق‌سریع عمل کنند. در نهایت، آنها ادعا می کنند که قطره چکان های جدید "کاملاً سازگار" هستند تا در ترکیب با لیزرهای حالت جامد پرقدرت درجه صنعتی کار کنند و بنابراین می توانند "یک پلت فرم بسیار مقیاس پذیر برای برنامه های کاربردی در علوم بنیادی و صنعت" را تشکیل دهند.

محققانی که کار خود را در نور: علم و کاربردها، می گویند که آنها شروع به استفاده از این پالس ها برای کشف پلت فرم های جدید برای پردازش اطلاعات کوانتومی کرده اند. کاربردهای دیگر عبارتند از جفت کردن این پالس ها در یک میکروسکوپ تونلی روبشی، که به ما امکان می دهد سرعت میکروسکوپ با وضوح اتمی را تا مقیاس های زمانی چند فمتوثانیه ای افزایش دهیم (1 fs = 10).-15 s)، و بنابراین حرکت فضای واقعی و زمان واقعی الکترون ها را در ویدئوهای میکروسکوپی با حرکت فوق آهسته واقعی ثبت کنید.

پست پالس های لیزری نزدیک به تک قطبی می توانند کیوبیت ها را کنترل کنند به نظر می رسد برای اولین بار در دنیای فیزیک.

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک