단극에 가까운 레이저 펄스는 큐비트 PlatoBlockchain Data Intelligence를 제어할 수 있습니다. 수직 검색. 일체 포함.

단극에 가까운 레이저 펄스가 큐비트를 제어할 수 있음

타임 스탬프 : 1 년 2022 월 5 일 오전 00:XNUMX

물리학자들은 효과적으로 단극인 광파를 만들었습니다. 즉, 이는 전자기파에서 발견되는 일반적인 양-음의 진동이 아니라 단지 양의 필드 펄스인 것처럼 행동합니다. 양의 펄스는 날카로운 피크와 높은 진폭을 가지며 전자 상태를 전환하거나 이동하기에 충분히 강력합니다. 즉, 양자 정보를 조작하고 기존 컴퓨팅을 가속화하는 데에도 사용할 수 있습니다.

전자기파, 특히 광 펄스를 사용하여 전자 양자 상태를 놀라운 정확도로 전환, 특성화 및 제어할 수 있습니다. 맥킬로 키라 과 루퍼트 후버 의 미국 미시간대학교 그리고 독일 레겐스부르크 대학교. 그러나 이러한 펄스의 모양은 기본적으로 합이 XNUMX이 되는 양수 및 음수 진동의 조합으로 제한됩니다. 결과적으로 양의 사이클은 전하 캐리어(전자 또는 정공)를 이동할 수 있지만 음의 사이클은 전하 캐리어를 다시 제곱으로 끌어당깁니다.

양의 피크는 전자 상태를 전환하거나 이동하기에 충분히 강합니다.

이상적인 양자-전자 스위치 펄스는 매우 비대칭적이어서 완전히 단방향이 될 것입니다. 즉, 필드 진동의 양(또는 음) 반주기만 포함합니다. 이러한 조건에서 이러한 펄스는 양자 비트와 같은 양자 상태를 최소 시간(반주기)과 최대 효율(앞뒤 진동 없음)으로 뒤집을 수 있습니다.

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이것은 자유롭게 전파되는 파동에는 근본적으로 불가능하지만 Kira, Huber 및 동료들은 두 피크 사이에 끼인 매우 짧은 고 진폭 양의 피크로 구성된 준 단극파 형태로 "차세대 최선의 것"을 만드는 방법을 찾았습니다. 길고 낮은 진폭의 음의 피크. Kira와 Huber는 "양의 피크는 전자 상태를 전환하거나 이동하기에 충분히 강력하지만 음의 피크는 너무 작아서 많은 영향을 미치지 않습니다."라고 설명합니다.

그들의 작업에서 연구원들은 갈륨 비소 안티몬화물(GaAsSb)에서 에피택셜 성장한 인듐 갈륨 비소(InGaAs)와 같은 다양한 반도체 재료로 만들어진 새로 개발된 나노필름 스택으로 시작했습니다. 각각의 나노필름은 원자 두께가 몇 개에 불과하며 이들 사이의 계면에서 초단파 레이저 펄스는 주로 InGaAs 필름에서 전자를 여기시킬 수 있습니다. 여기된 전자에 의해 남겨진 정공은 GaAsSb 막에 남아 전하 분리를 생성합니다.

효과적인 반주기 광 펄스

"그런 다음 우리는 반대 전하를 띤 전자와 정공 사이의 정전기적 인력을 이용하여 정확하게 제어된 방식으로 다시 함께 끌어당기는 양자 이론상의 돌파구를 이용했습니다."라고 Kira가 말했습니다. 물리 세계. "빠른 충전과 느린 충전 진동이 결합되어 전자기 스펙트럼의 원적외선 및 테라헤르츠 부분에서 효과적인 반주기 광 펄스로 맞춤화된 단극파를 방출했습니다."

Huber는 결과적인 테라헤르츠 방출을 "놀라운 단극성"이라고 설명하며, 단일 양의 반주기가 두 개의 음의 피크보다 약 XNUMX배 더 높습니다. 연구자들은 더 적은 진동 주기로 광 펄스를 생성하기 위해 오랫동안 노력해 왔지만, 테라헤르츠 펄스를 생성하여 단일 반 진동 주기 미만을 효과적으로 구성할 수 있는 가능성은 "우리의 대담한 꿈을 넘어서는 것"이라고 덧붙였습니다. ".

Kira와 Huber는 이러한 단극 테라헤르츠 장이 미시적 전자 운동에 필적하는 시간 규모에서 새로운 양자 물질을 제어하기 위한 강력한 도구가 될 수 있다고 말합니다. 연구원들은 이 분야가 차세대 초고속 전자 장치를 위한 우수하고 잘 정의된 "시계 장치" 역할도 할 수 있다고 제안합니다. 마지막으로, 새로운 이미터는 산업 등급 고출력 고체 레이저와 함께 작동하도록 "완벽하게 조정"되어 "기초 과학 및 산업 응용 분야를 위한 극도로 확장 가능한 플랫폼"을 형성할 수 있다고 주장합니다.

에 그들의 작업을 보고하는 연구원들은 빛 : 과학 및 응용, 그들은 양자 정보 처리를 위한 새로운 플랫폼을 탐색하기 위해 이러한 펄스를 사용하기 시작했다고 말합니다. "다른 응용 분야에는 이러한 펄스를 주사 터널링 현미경에 결합하는 것이 포함됩니다. 이를 통해 원자 분해능 현미경을 몇 펨토초 시간 규모(1fs = 10-15 s), 따라서 실제 울트라슬로우 모션 현미경 비디오에서 전자의 실제 공간 및 시간 운동을 캡처합니다.”라고 설명합니다.

포스트 단극에 가까운 레이저 펄스가 큐비트를 제어할 수 있음 첫 번째 등장 물리 세계.

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