Pulsa laser hampir unipolar dapat mengontrol qubit

Fisikawan telah menciptakan gelombang cahaya yang secara efektif unipolar, yang berarti ia berperilaku seolah-olah hanya pulsa medan positif daripada osilasi positif-negatif yang biasa ditemukan dalam gelombang elektromagnetik. Pulsa positif memiliki puncak yang tajam dan amplitudo yang tinggi dan cukup kuat untuk mengubah atau memindahkan status elektronik, yang berarti dapat digunakan untuk memanipulasi informasi kuantum dan mungkin juga mempercepat komputasi konvensional.

Gelombang elektromagnetik, dan khususnya pulsa cahaya, dapat digunakan untuk beralih, mengkarakterisasi, dan mengontrol status kuantum elektronik dengan akurasi luar biasa, jelas pemimpin tim Mackillo Kira dan Rupert Huber dari Universitas Michigan di AS dan Universitas Regensburg di Jerman. Namun, bentuk pulsa tersebut pada dasarnya terbatas pada kombinasi osilasi positif dan negatif yang berjumlah nol. Akibatnya, siklus positif dapat memindahkan pembawa muatan (elektron atau lubang), tetapi kemudian siklus negatif menariknya kembali ke titik awal.

Puncak positif cukup kuat untuk beralih atau memindahkan status elektronik

Pulsa sakelar kuantum-elektronik yang ideal akan sangat asimetris sehingga sepenuhnya searah – dengan kata lain, pulsa tersebut hanya berisi setengah siklus positif (atau negatif) dari osilasi medan. Di bawah kondisi ini, pulsa seperti itu dapat membalik keadaan kuantum, seperti bit kuantum, dalam waktu minimum (setengah siklus) dan dengan efisiensi maksimum (tidak ada osilasi bolak-balik).

Ini pada dasarnya tidak mungkin untuk gelombang yang merambat bebas, tetapi Kira, Huber dan rekan menemukan cara untuk menciptakan "hal terbaik berikutnya" dalam bentuk gelombang kuasi-unipolar yang terdiri dari puncak positif amplitudo tinggi yang sangat pendek yang diapit di antara dua panjang, puncak negatif amplitudo rendah. “Puncak positif cukup kuat untuk mengubah atau memindahkan status elektronik,” Kira dan Huber menjelaskan, “sementara puncak negatif terlalu kecil untuk memiliki banyak efek.”

Dalam pekerjaan mereka, para peneliti memulai dengan tumpukan nanofilm yang baru dikembangkan yang terbuat dari bahan semikonduktor yang berbeda, seperti indium gallium arsenide (InGaAs) yang ditumbuhkan secara epitaksial pada gallium arsenide antimonide (GaAsSb). Masing-masing nanofilm hanya setebal beberapa atom, dan pada antarmuka di antara mereka, pulsa laser ultrashort dapat mengeksitasi elektron terutama dalam film InGaAs. Lubang yang ditinggalkan oleh elektron yang tereksitasi tetap berada di film GaAsSb, menciptakan pemisahan muatan.

Pulsa cahaya setengah siklus yang efektif

“Kami kemudian memanfaatkan terobosan teoretis kuantum kami dalam mengeksploitasi daya tarik elektrostatik antara elektron dan lubang yang bermuatan berlawanan untuk menariknya kembali bersama-sama dengan cara yang dikontrol dengan tepat,” kata Kira. Dunia Fisika. “Pengisian cepat dan osilasi muatan yang lebih lambat digabungkan memancarkan gelombang unipolar yang kami sesuaikan sebagai pulsa cahaya setengah siklus yang efektif di bagian inframerah-jauh dan terahertz dari spektrum elektromagnetik.”

Huber menggambarkan emisi terahertz yang dihasilkan sebagai "unipolar yang menakjubkan", dengan setengah siklus positif tunggal memuncak sekitar empat kali lebih tinggi daripada dua puncak negatif. Sementara para peneliti telah bekerja untuk waktu yang lama dalam memproduksi pulsa cahaya dengan siklus osilasi yang lebih sedikit dan lebih sedikit, kemungkinan menghasilkan pulsa terahertz begitu pendek sehingga mereka secara efektif terdiri dari kurang dari satu siklus setengah osilasi, ia menambahkan, “di luar impian kami yang berani. ”.

Kira dan Huber mengatakan bahwa medan terahertz unipolar ini bisa menjadi alat yang ampuh untuk mengendalikan bahan kuantum baru pada skala waktu yang sebanding dengan gerakan elektronik mikroskopis. Para peneliti menyarankan bahwa bidang tersebut juga dapat berfungsi sebagai “jam” yang unggul dan terdefinisi dengan baik untuk elektronik ultracepat generasi berikutnya. Akhirnya, emitor baru, mereka mengklaim, "disesuaikan dengan sempurna" untuk beroperasi dalam kombinasi dengan laser solid-state kelas industri berdaya tinggi dan dengan demikian dapat membentuk "platform yang sangat skalabel untuk aplikasi dalam sains dan industri fundamental".

Para peneliti, yang melaporkan pekerjaan mereka di Cahaya: Sains & Aplikasi, katakanlah mereka telah mulai menggunakan pulsa ini untuk menjelajahi platform baru untuk pemrosesan informasi kuantum. “Aplikasi lain termasuk menggabungkan pulsa ini ke dalam mikroskop tunneling pemindaian, yang memungkinkan kami untuk mempercepat mikroskop resolusi atom ke skala waktu beberapa femtodetik (1 fs = 10^-15 s), dan dengan demikian menangkap gerakan elektron dalam ruang dan waktu nyata dalam video mikroskopis ultraslow-motion yang sebenarnya, ”jelas mereka.

Pos Pulsa laser hampir unipolar dapat mengontrol qubit muncul pertama pada Dunia Fisika.

• Coinsmart. Pertukaran Bitcoin dan Crypto Terbaik Eropa.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. AKSES GRATIS.
• CryptoHawk. Radar Altcoin. Uji Coba Gratis.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/near-unipolar-laser-pulses-could-control-qubits/