Skoraj unipolarni laserski impulzi bi lahko nadzorovali kubite PlatoBlockchain Data Intelligence. Navpično iskanje. Ai.

Skoraj unipolarni laserski impulzi bi lahko nadzorovali kubite

Časovni žig: 1. julij 2022 5

Fiziki so ustvarili svetlobni val, ki je dejansko unipolaren, kar pomeni, da se obnaša, kot da je samo pozitiven impulz polja in ne običajno pozitivno-negativno nihanje, ki ga najdemo v elektromagnetnem valovanju. Pozitivni impulz ima oster vrh in visoko amplitudo ter je dovolj močan, da preklopi ali premakne elektronska stanja, kar pomeni, da bi ga lahko uporabili za manipulacijo s kvantnimi informacijami in morda pospešili tudi konvencionalno računalništvo.

Elektromagnetne valove in zlasti svetlobne impulze je mogoče uporabiti za preklop, karakterizacijo in nadzor elektronskih kvantnih stanj z neverjetno natančnostjo, pojasnjujejo vodje ekipe Mackillo Kira in Rupert Huber od Univerza v Michiganu v ZDA in Univerza v Regensburgu v Nemčiji. Vendar pa je oblika takšnih impulzov v osnovi omejena na kombinacijo pozitivnih in negativnih nihanj, katerih vsota je enaka nič. Posledično lahko pozitivni cikel premakne nosilce naboja (elektrone ali luknje), potem pa jih negativni cikel potegne nazaj na začetek.

Pozitivni vrh je dovolj močan, da preklopi ali premakne elektronska stanja

Idealen kvantno-elektronski preklopni impulz bi bil tako zelo asimetričen, da bi bil popolnoma enosmeren - z drugimi besedami, vseboval bi samo pozitiven (ali negativen) pol cikla nihanja polja. Pod temi pogoji bi lahko takšen impulz obrnil kvantno stanje, kot je kvantni bit, v minimalnem času (pol cikla) ​​in z največjo učinkovitostjo (brez nihanj naprej in nazaj).

googletag.cmd.push (funkcija () {googletag.display ('div-gpt-ad-3759129-1');});

To je načeloma nemogoče za valove, ki se prosto širijo, vendar so Kira, Huber in sodelavci našli način, kako ustvariti "naslednjo najboljšo stvar" v obliki kvazi-unipolarnega valovanja, sestavljenega iz zelo kratkega pozitivnega vrha z visoko amplitudo, stisnjenega med dva dolgi negativni vrhovi z nizko amplitudo. "Pozitivni vrh je dovolj močan, da preklopi ali premakne elektronska stanja," pojasnjujeta Kira in Huber, "medtem ko so negativni vrhovi premajhni, da bi imeli večji učinek."

Raziskovalci so pri svojem delu začeli z novo razvitim nizom nanofilmov iz različnih polprevodniških materialov, kot je indijev galijev arzenid (InGaAs), ki je bil epitaksialno gojen na antimonidu galijevega arzenida (GaAsSb). Vsak od nanofilmov je debel le nekaj atomov in na vmesniku med njimi lahko ultrakratki laserski impulzi vzbujajo elektrone predvsem v filmu InGaAs. Luknje, ki jih za seboj pustijo vzbujeni elektroni, ostanejo v filmu GaAsSb in ustvarijo ločitev naboja.

Efektivni polciklični svetlobni impulzi

"Nato smo uporabili naš kvantnoteoretični preboj pri izkoriščanju elektrostatične privlačnosti med nasprotno nabitimi elektroni in luknjami, da bi jih natančno nadzorovano potegnili nazaj skupaj," pravi Kira. Svet fizike. "Kombinacija hitrega polnjenja in počasnejšega nihanja naboja je oddajala unipolarni val, ki smo ga prilagodili kot učinkovite polciklične svetlobne impulze v daljnem infrardečem in teraherčnem delu elektromagnetnega spektra."

Huber opisuje posledično teraherčno emisijo kot "osupljivo unipolarno", pri čemer je en sam pozitivni polciklični vrh približno štirikrat višji od dveh negativnih vrhov. Medtem ko se raziskovalci že dolgo ukvarjajo s proizvodnjo svetlobnih impulzov z vedno manj nihajnimi cikli, je bila možnost generiranja teraherčnih impulzov, ki so tako kratki, da dejansko obsegajo manj kot en sam polovični nihajni cikel, kot dodaja, »presegla naše drzne sanje ”.

Kira in Huber pravita, da bi lahko bila ta unipolarna teraherčna polja močno orodje za nadzor novih kvantnih materialov na časovnih lestvicah, ki so primerljive z mikroskopskim elektronskim gibanjem. Raziskovalci nakazujejo, da bi polja lahko služila tudi kot boljši, natančno opredeljeni "urini mehanizmi" za ultrahitro elektroniko naslednje generacije. Nazadnje, trdijo, da so novi oddajniki "popolnoma prilagojeni" za delovanje v kombinaciji z industrijskimi visoko zmogljivimi polprevodniškimi laserji in bi tako lahko tvorili "izjemno razširljivo platformo za aplikacije v temeljni znanosti in industriji".

Raziskovalci, ki poročajo o svojem delu v Svetloba: znanost in aplikacijepravijo, da so te impulze začeli uporabljati za raziskovanje novih platform za kvantno obdelavo informacij. »Druge aplikacije vključujejo spajanje teh impulzov v skenirni tunelski mikroskop, ki nam omogoča, da pospešimo mikroskopijo z atomsko ločljivostjo na časovne skale nekaj femtosekund (1 fs = 10-15 s) in tako zajame gibanje elektronov v realnem prostoru in času v dejanskih ultrapočasnih mikroskopskih videih,« pojasnjujejo.

Pošta Skoraj unipolarni laserski impulzi bi lahko nadzorovali kubite pojavil prvi na Svet fizike.

Časovni žig:

Več od Svet fizike