लेजर-चालित मुक्त-इलेक्ट्रॉनों का सिंथेटिक हिल्बर्ट स्पेस

लेजर-चालित मुक्त-इलेक्ट्रॉनों का सिंथेटिक हिल्बर्ट स्पेस

गाइ ब्रिमन, ओरी रेनहार्ड्ट, चेन मेचेल, ओमर लेवी, और इडो कामिनर

इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग और सॉलिड स्टेट इंस्टीट्यूट, तकनीक - इज़राइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, 32000 हाइफ़ा, इज़राइल

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सार

सुसंगत मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ लेजर इंटरैक्शन में हाल की प्रगति ने इलेक्ट्रॉन की क्वांटम स्थिति को आकार देने में सक्षम बनाया है। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक अनंत परिमाणित सीढ़ी पर ऊर्जा स्तरों का एक सुपरपोजिशन बन जाता है, जिसमें हजारों ऊर्जा स्तर शामिल होते हैं। हम ऐसे लेजर-चालित मुक्त इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम प्रकृति को "सिंथेटिक हिल्बर्ट स्पेस" के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव करते हैं जिसमें हम क्यूडिट्स (क्वांटम अंक) का निर्माण और नियंत्रण करते हैं। सवाल जो हमारे काम को प्रेरित करता है वह यह है कि इलेक्ट्रॉन-लेजर इंटरैक्शन का उपयोग करके किस क्वडिट स्थिति तक पहुंचा जा सकता है, और क्या किसी भी मनमाने क्वांटम गेट को लागू करना संभव है। हम पाते हैं कि मुक्त-इलेक्ट्रॉन क्वैड राज्यों को कैसे एन्कोड और हेरफेर किया जाए, उन आयामों पर ध्यान केंद्रित किया जाए जो 2 की शक्तियां हैं, जहां क्वैड एक ही एकल इलेक्ट्रॉन पर कार्यान्वित कई क्वैबिट का प्रतिनिधित्व करता है - बीजगणितीय रूप से अलग, लेकिन भौतिक रूप से जुड़ा हुआ। एक उदाहरण के रूप में, हम 4-आयामी क्वाडिट को पूरी तरह से नियंत्रित करने की संभावना साबित करते हैं, और किसी भी मनमाने आयाम पर पूर्ण नियंत्रण के लिए आवश्यक कदमों को प्रकट करते हैं। हमारा काम माइक्रोस्कोपी और स्पेक्ट्रोस्कोपी में मुक्त इलेक्ट्रॉनों के अनुप्रयोगों की श्रृंखला को समृद्ध करता है, जो निरंतर-परिवर्तनीय क्वांटम जानकारी के लिए एक नया मंच प्रदान करता है।

क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के लिए आजकल विभिन्न प्लेटफार्मों का अध्ययन किया जा रहा है। इस कार्य में हम निरंतर-परिवर्तनीय क्वांटम जानकारी - मुक्त इलेक्ट्रॉनों के लिए एक नया मंच प्रस्तावित करते हैं। हम एकल लेजर-संचालित मुक्त इलेक्ट्रॉन की मात्राबद्ध सीढ़ी पर ऊर्जा के स्तर को "सिंथेटिक हिल्बर्ट स्पेस" के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव करते हैं जिसमें हम क्यूडिट्स (क्वांटम अंक) का निर्माण और नियंत्रण कर सकते हैं।

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