Oddelek za elektrotehniko in računalništvo ter Inštitut za trdno stanje, Technion – Izraelski inštitut za tehnologijo, 32000 Haifa, Izrael
Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.
Minimalizem
Nedavni napredek v laserskih interakcijah s koherentnimi prostimi elektroni je omogočil oblikovanje kvantnega stanja elektronov. Vsak elektron postane superpozicija energijskih ravni na neskončni kvantizirani lestvici, za katero je prikazano, da vsebuje do tisoče energijskih ravni. Predlagamo, da uporabimo kvantno naravo takšnih lasersko vodenih prostih elektronov kot "sintetični Hilbertov prostor", v katerem konstruiramo in nadzorujemo qudite (kvantne števke). Vprašanje, ki motivira naše delo, je, do katerih stanj qudit je mogoče dostopati z uporabo elektronsko-laserskih interakcij in ali je mogoče implementirati poljubna kvantna vrata. Najdemo, kako kodirati in manipulirati s stanji qudita prostih elektronov, pri čemer se osredotočamo na dimenzije, ki so potence števila 2, kjer qudit predstavlja več qubitov, implementiranih na istem posameznem elektronu – algebraično ločenih, a fizično združenih. Kot primer dokazujemo možnost popolnega nadzora 4-dimenzionalnega qudita in razkrivamo korake, potrebne za popoln nadzor nad katero koli poljubno dimenzijo. Naše delo bogati paleto aplikacij prostih elektronov v mikroskopiji in spektroskopiji ter ponuja novo platformo za kvantne informacije z zveznimi spremenljivkami.
Prikazana slika: ilustracija sintetičnega Hilbertovega prostora lasersko vodenega prostega elektrona.
Priljubljen povzetek
► BibTeX podatki
► Reference
[1] Nielsen, MA in Chuang, I., Kvantno računanje in kvantne informacije (2002).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1463744
[2] Cirac, JI in Zoller, P., Physical review letters, 74 4091 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.74.4091
[3] Loss, D. in DiVincenzo, DP, Physical Review A, 57 120 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.120
[4] Knill, E., Laflamme, R. in Milburn, GJ, Nature, 409 46 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35051009
[5] Devoret, MH in Schoelkopf, RJ, Science, 339 1169 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1126 / znanost.1231930
[6] Takui, T., Berliner, L. in Hanson, G., Kvantno računalništvo na osnovi elektronske spinske resonance (ESR), Springer New York (2016).
https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3658-8
[7] PW Shor, Zbornik 35. letnega simpozija o temeljih računalništva, Santa Fe NM ZDA, 124-134 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1994.365700
[8] Saffman, M., Walker, TG in Mølmer, K., Reviews of modern physics, 82 2313 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.82.2313
[9] Reinhardt, O., Mechel, C., Lynch, MH in Kaminer, I., Annalen der Physik, 533 2000254 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1002 / andp.202000254
[10] Tsarev, MV, Ryabov, A. in Baum, P., Physical Review Research, 3 043033 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043033
[11] Wernsdorfer, W. in Ruben, M. Napredni materiali, 31 1806687 (2019).
https:///doi.org/10.1002/adma.201806687
[12] Sawant, R., Blackmore, JA, Gregory, PD, Mur-Petit, J., Jaksch, D., Aldegunde, J., … in Cornish, SL, New Journal of Physics, 22 013027 (2020).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab60f4
[13] Lu, HH, Hu, Z., Alshaykh, MS, Moore, AJ, Wang, Y., Imany, P., … in Kais, S., Napredne kvantne tehnologije, 3 1900074 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900074
[14] J. Brendel, N. Gisin, W. Tittel in H. Zbinden., Physical Review Letters, 82 2594 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.2594
[15] I. Marcikic, H. De Riedmatten, W. Tittel, H. Zbinden, M. Legré in N. Gisin, Physical Review Letters, 93 180502 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.93.180502
[16] Babazadeh, A., Erhard, M., Wang, F., Malik, M., Nouroozi, R., Krenn, M. in Zeilinger, A., Physical review letters, 119 180510 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.180510
[17] Kok, P., Munro, WJ, Nemoto, K., Ralph, TC, Dowling, JP in Milburn, GJ, Reviews of Modern Physics, 79 135 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.79.135
[18] O'brien, JL, Science, 318 1567 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1126 / znanost.1142892
[19] O'brien, JL, Furusawa, A. in Vučković, J., Nature Photonics, 3 687 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2009.229
[20] Aspuru-Guzik, A. in Walther, P., Fizika narave, 8 285 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2253
[21] Lloyd, S. in Braunstein, SL, Kvantne informacije z zveznimi spremenljivkami, Springer Dordrecht (1999).
https://doi.org/10.1007/978-94-015-1258-9_2
[22] Gottesman, D., Kitaev, A. in Preskill, J., Phys. Rev. A, 64 12310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310
[23] Walschaers, M., PRX Quantum, 2 30204 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.030204
[24] Arrazola, JM et al., Nature, 591 54 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03202-1
[25] Ruimy, R., Gorlach, A., Mechel, C., Rivera, N. in Kaminer, I., Physical Review Letters, 126 233403 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.233403
[26] Zhao, Z., Sun, XQ in Fan, S., Phys. Rev. Lett., 126 233402 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.233402
[27] Mechel, C., Kurman, Y., Karnieli, A., Rivera, N., Arie, A. in Kaminer, I., Optica, 8 70 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.402693
[28] Kruit, P., Krielaart, M., van Staaden, Y. in Loginov, S., Ustvarjanje kontrasta v elektronski mikroskopiji z uporabo kvantnega Zeno efekta, EBSN (2019).
[29] Zewail, AH, Znanost, 328 187 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1126 / znanost.1166135
[30] Barwick, B., Flannigan, DJ in Zewail, AH, Nature, 462 902 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08662
[31] Echternkamp, KE, Feist, A., Schäfer, S. in Ropers, C., Nature Physics, 12 1000 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys3844
[32] Morimoto, Y. in Baum, P., Nature Physics, 14 252 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41567-017-0007-6
[33] Priebe, KE, Rathje, C., Yalunin, SV, Hohage, T., Feist, A., Schäfer, S. in Ropers, C., Nature Photonics, 11 793 (2017).
https://doi.org/10.1038/s41566-017-0045-8
[34] Kozák, M., Schönenberger, N. in Hommelhoff, P., Physical review letters, 120 103203 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.103203
[35] Feist, A., Echternkamp, KE, Schauss, J., Yalunin, SV, Schäfer, S. in Ropers, C., Nature, 521 200 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature14463
[36] Reinhardt, O. in Kaminer, I., ACS Photonics, 7 2859 (2020).
https:///doi.org/10.1021/acsphotonics.0c01133
[37] Vanacore, GM, et al., Nature Communications, 9 2694 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-018-05021-x
[38] García de Abajo, FJ, Asenjo-Garcia, A. in Kociak, M., Nano letters, 10 1859 (2010).
https:///doi.org/10.1021/nl100613s
[39] Park, ST, Lin, M. in Zewail, AH, New Journal of Physics, 12 123028 (2010).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/12/123028
[40] García de Abajo FJ, Barwick, B. in Carbone, F., Physical Review B, 94 041404 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.94.041404
[41] Wang, K., Dahan, R., Shentcis, M., Kauffmann, Y., Hayun, AB, Reinhardt, O., … in Kaminer, I., Nature, 582 50 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2321-x
[42] Kfir, O. et al., Nature, 582 46 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2320-y
[43] Jones, JA in Mosca, M., The Journal of chemical physics, 109 1648 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.476739
[44] Vatan, Farrokh in Colin Williams., Physical Review A, 69 032315 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.032315
[45] Feist, A., et al., Ultramicroscopy, 176 63 (2017).
https:///doi.org/10.1016/j.ultramic.2016.12.005
[46] Losquin, A. in Lummen, TT, Frontiers of Physics, 12 127301 (2017).
https://doi.org/10.1007/s11467-016-0605-2
[47] Yalunin, SV, Feist, A. in Ropers, C., Physical Review Research, 3 032036 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.L032036
[48] Dahan, R., et al., Nature Physics, 16 1123 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-01042-w
[49] Piazza, L. Lummen, T., Quinonez, E., Murooka, Y., Reed, BW, Barwick, B. in Carbone, F., Nature Communications, 6 6407 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7407
[50] Kruit, P., et al., Ultramicroscopy, 164 31 (2016).
https:///doi.org/10.1016/j.ultramic.2016.03.004
[51] Juffmann, T., Koppell, SA, Klopfer, BB, Ophus, C., Glaeser, RM in Kasevich, MA, Znanstvena poročila, 7 1699 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-017-01841-x
[52] Okamoto, H., Latychevskaia, T. in Fink, HW, Pisma uporabne fizike, 88 164103 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2191096
[53] Kfir, O., Physical review letters, 123 103602 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.103602
[54] Imany, P., Jaramillo-Villegas, JA, Alshaykh, MS, Lukens, JM, Odele, OD, Moore, AJ, … in Weiner, AM, npj Quantum Information, 5 1 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0173-8
[55] Lu, HH, Weiner, AM, Lougovski, P. in Lukens, JM, IEEE Photonics Technology Letters, 31 1858 (2019).
https:///doi.org/10.1109/LPT.2019.2942136
[56] Kues, M., Reimer, C., Roztocki, P., Cortés, LR, Sciara, S., Wetzel, B., … in Moss, DJ, Nature, 546 622 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature22986
[57] Low, PJ, White, BM, Cox, AA, Day, ML in Senko, C., Physical Review Research, 2 033128 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033128
[58] Bremner, MJ, Bacon, D. in Nielsen, MA, Physical Review A, 71 052312 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.052312
[59] Rungta, P., Munro, WJ, Nemoto, K., Deuar, P., Milburn, GJ in Caves, CM, Smeri v kvantni optiki, Springer Berlin Heidelberg, 149-164 (2001).
https://doi.org/10.1007/3-540-40894-0_14
[60] Pirandola, S., Mancini, S., Braunstein, SL in Vitali, D., Physical Review A, 77 032309 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.032309
[61] Marques, B., Matoso, AA, Pimenta, WM, Gutiérrez-Esparza, AJ, Santos, MF in Pádua, S., Znanstvena poročila, 5 16049 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep16049
[62] Gedik, Z., Silva, IA, Çakmak, B., Karpat, G., Vidoto, ELG, Soares-Pinto, DDO, … in Fanchini, FF, Znanstvena poročila, 5 14671 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep14671
[63] Kiktenko, EO, Fedorov, AK, Strakhov, AA in Man'Ko, VI, Physics Letters A, 379 1409 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2015.03.023
[64] Bliokh, KY, Bliokh, YP, Savel'Ev, S. in Nori, F., Physical Review Letters, 99 190404 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.190404
[65] Cai, W., Reinhardt, O., Kaminer, I. in de Abajo, FJG, Physical Review B, 98 045424 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.045424
[66] Vanacore, GM, et al., Naravni materiali, 18 573 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41563-019-0336-1
[67] Verbeeck, J., Tian, H. in Schattschneider, P., Nature, 467 301 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09366
[68] Uchida, M. in Tonomura, A., Nature, 464 737 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08904
[69] McMorran, BJ, Agrawal, A., Anderson, IM, Herzing, AA, Lezec, HJ, McClelland, JJ in Unguris, J., Science, 331 192 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1126 / znanost.1198804
[70] Larocque, H., Kaminer, I., Grillo, V., Leuchs, G., Padgett, MJ, Boyd, RW, Segev M. in Karimi, E., Sodobna fizika, 59 126 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2017.1418046
[71] Wang, J., Yang, J., Fazal, IM, Ahmed, N., Yan, Y., Huang, H., Ren, Y., Yue, Y., Dolinar, S., Tur, M. in Willner , AE, Nature photonics, 6 488 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2012.138
[72] Allen, L., Beijersbergen, MW, Spreeuw, RJC in Woerdman, JP, Physical review A, 45 8185 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.8185
[73] Gibson, G., Courtial, J., Padgett, MJ, Vasnetsov, M., Pas'ko, V., Barnett, SM in Franke-Arnold, S., Optics express, 12 5448 (2004).
https:///doi.org/10.1364/OPEX.12.005448
[74] Perumangatt, C., Lal, N., Anwar, A., Reddy, SG in Singh, RP, Physics Letters A, 22 1858 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2017.04.002
Navedel
Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- vir: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-01-03-888/
- 1
- 10
- 11
- 1994
- 1998
- 1999
- 2001
- 2011
- 2012
- 2016
- 2017
- 2018
- 2019
- 2020
- 2021
- 28
- 39
- 67
- 7
- 70
- 77
- 9
- 98
- a
- POVZETEK
- dostop
- dostopna
- napredno
- Napredni materiali
- napredek
- pripadnosti
- in
- letno
- aplikacije
- uporabna
- Avtor
- Avtorji
- temeljijo
- postane
- počutje
- Break
- kemijske
- chen
- KOHERENTNO
- komentar
- Commons
- Communications
- računanje
- računalnik
- Računalniški inženiring
- Računalništvo
- računalništvo
- gradnjo
- sodobna
- neprekinjeno
- kontrast
- nadzor
- avtorske pravice
- Ustvarjanje
- dan
- števk
- Dimenzije
- dimenzije
- razpravlja
- vsak
- učinek
- elektronov
- omogočena
- energija
- Inženiring
- Primer
- express
- ventilator
- Najdi
- osredotoča
- Temelji
- brezplačno
- Frontiers
- polno
- v celoti
- Guy
- imetniki
- Kako
- Kako
- HTTPS
- GONE
- IEEE
- slika
- izvajati
- izvajali
- in
- Neskončno
- Podatki
- Inštitut
- Institucije
- interakcije
- Zanimivo
- Facebook Global
- Izrael
- IT
- John
- JavaScript
- pridružil
- Revija
- lestev
- laser
- pustite
- ravni
- Licenca
- off
- nizka
- moški
- materiali
- max širine
- Mikroskopija
- sodobna
- mesec
- mah
- več
- nano
- Narava
- Novo
- Nova platforma
- NY
- ponujanje
- odprite
- optika
- izvirno
- Papir
- parkirati
- fizično
- Fizično
- Fizika
- platforma
- Platforme
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- možnost
- mogoče
- Pooblastila
- Postopki
- obravnavati
- predlaga
- Dokaži
- objavljeno
- Založnik
- Kvantna
- kvantno računalništvo
- kvantna vrata
- kvantne informacije
- Kvantna optika
- qubits
- vprašanje
- območje
- reference
- ostanki
- severnih jelenov
- Poročila
- predstavlja
- obvezna
- Raziskave
- resonanca
- razkrivajo
- pregleda
- Mnenja
- Enako
- Božiček
- Znanost
- Oblikujte
- Krajši
- pokazale
- sam
- trdna
- Vesolje
- Spektroskopija
- Spin
- Država
- Države
- Koraki
- študiral
- taka
- ne
- superpozicija
- Simpozij
- sintetična
- Tehnologije
- Tehnologija
- O
- njihove
- tisoče
- Naslov
- do
- pod
- URL
- ZDA
- uporabiti
- Obseg
- W
- Kaj
- ali
- ki
- bele
- delo
- X
- leto
- zefirnet
- Zhao
