A közel egypólusú lézerimpulzusok szabályozhatják a qubiteket

A fizikusok olyan fényhullámot hoztak létre, amely gyakorlatilag egypólusú, vagyis úgy viselkedik, mintha csak egy pozitív térimpulzus lenne, nem pedig az elektromágneses hullámokban előforduló szokásos pozitív-negatív oszcilláció. A pozitív impulzusnak éles csúcsa és nagy amplitúdója van, és elég erős az elektronikus állapotok váltásához vagy mozgatásához, ami azt jelenti, hogy felhasználható kvantuminformációk manipulálására és talán a hagyományos számítástechnika felgyorsítására is.

Az elektromágneses hullámok, és különösen a fényimpulzusok hihetetlen pontossággal használhatók az elektronikus kvantumállapotok váltására, jellemzésére és szabályozására – magyarázzák a csoportvezetők Mackillo Kira és a Rupert Huber az Michigani Egyetem az Egyesült Államokban és a Regensburgi Egyetem Németországban. Az ilyen impulzusok alakja azonban alapvetően a pozitív és negatív oszcillációk kombinációjára korlátozódik, amelyek összege nulla. Ennek eredményeként a pozitív ciklus elmozdíthatja a töltéshordozókat (elektronokat vagy lyukakat), de a negatív ciklus visszahúzza őket az első helyre.

A pozitív csúcs elég erős az elektronikus állapotok váltásához vagy mozgatásához

Egy ideális kvantum-elektronikus kapcsolóimpulzus olyan erősen aszimmetrikus lenne, hogy teljesen egyirányú lenne – más szóval csak pozitív (vagy negatív) téroszcillációs félciklust tartalmazna. Ilyen körülmények között egy ilyen impulzus egy kvantumállapotot, például egy kvantumbitet, minimális idő alatt (fél ciklus) és maximális hatékonysággal (nem oda-vissza oszcilláció) képes megfordítani.

Ez alapvetően lehetetlen a szabadon terjedő hullámok esetében, de Kira, Huber és munkatársai megtalálták a módját, hogy létrehozzák a „következő legjobb dolgot” egy kvázi-unipoláris hullám formájában, amely egy nagyon rövid, nagy amplitúdójú pozitív csúcsból áll, amely két között van. hosszú, alacsony amplitúdójú negatív csúcsok. „A pozitív csúcs elég erős az elektronikus állapotok váltásához vagy mozgatásához” – magyarázza Kira és Huber, „míg a negatív csúcsok túl kicsik ahhoz, hogy jelentős hatást fejtsenek ki.”

Munkájuk során a kutatók egy újonnan kifejlesztett, különböző félvezető anyagokból, például indium-gallium-arzenidből (InGaAs) készült nanofilm-kötegből indultak ki, amelyet gallium-arzenid-antimonidon (GaAsSb) epitaxiálisan növesztettek. A nanofilmek mindegyike csak néhány atom vastag, és a köztük lévő határfelületen ultrarövid lézerimpulzusok gerjeszthetnek elektronokat, főleg az InGaAs filmben. A gerjesztett elektronok által hátrahagyott lyukak a GaAsSb filmben maradnak, töltésszétválást hozva létre.

Hatékony félciklusú fényimpulzusok

„Ezután kihasználtuk kvantumelméleti áttörésünket az ellentétes töltésű elektronok és a lyukak közötti elektrosztatikus vonzás kihasználásában, hogy precízen szabályozott módon összehúzzuk őket” – mondja Kira. Fizika Világa. „A gyors töltés és a lassabb töltésrezgések együttesen az unipoláris hullámot bocsátották ki, amelyet hatékony félciklusú fényimpulzusokká alakítottunk az elektromágneses spektrum távoli infravörös és terahertzes részében.”

Huber a kapott terahertz-emissziót „elképesztően unipolárisnak” írja le, ahol az egyetlen pozitív félciklus körülbelül négyszerese a két negatív csúcsnak. Míg a kutatók régóta dolgoznak azon, hogy egyre kevesebb oszcillációs ciklusú fényimpulzusokat hozzanak létre, az a lehetőség, hogy olyan rövid terahertzes impulzusokat hozzanak létre, amelyek hatékonyan kevesebb, mint egyetlen félrezgés ciklust tartalmaznak, „meghaladta a merész álmainkat”. ”.

Kira és Huber szerint ezek az egypólusú terahertz-mezők hatékony eszközt jelenthetnek az új kvantumanyagok olyan időskálán történő vezérlésére, amely a mikroszkopikus elektronikus mozgáshoz hasonlítható. A kutatók azt sugallják, hogy a mezők kiváló, jól definiált „óraműként” is szolgálhatnak a következő generációs ultragyors elektronika számára. Végül, az új sugárzók állításuk szerint „tökéletesen alkalmasak” az ipari minőségű, nagy teljesítményű szilárdtestlézerekkel való együttműködésre, és így „rendkívül skálázható platformot alkothatnak az alaptudomány és az ipar területén egyaránt”.

A kutatók, akik beszámolnak munkájukról Fény: Tudomány és alkalmazások, azt mondják, hogy elkezdték használni ezeket az impulzusokat a kvantuminformáció-feldolgozás új platformjainak feltárására. „Más alkalmazások közé tartozik ezeknek az impulzusoknak a pásztázó alagútmikroszkópba történő csatolása, amely lehetővé teszi számunkra, hogy az atomi felbontású mikroszkópiát néhány femtoszekundumos időskálára (1 fs = 10) felgyorsítsuk.^-15 s), és így rögzíti az elektronok valós térbeli és időbeli mozgását tényleges ultralassú mozgású mikroszkópos videókban” – magyarázzák.

A poszt A közel egypólusú lézerimpulzusok szabályozhatják a qubiteket jelent meg először Fizika Világa.

• Coinsmart. Európa legjobb Bitcoin- és kriptográfiai tőzsdéje.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. SZABAD HOZZÁFÉRÉS.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Ingyenes próbaverzió.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/near-unipolar-laser-pulses-could-control-qubits/