พัลส์เลเซอร์ใกล้ขั้วเดียวสามารถควบคุม qubits ได้

นักฟิสิกส์ได้สร้างคลื่นแสงที่มีลักษณะขั้วเดียวอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งหมายความว่ามันทำงานราวกับว่ามันเป็นชีพจรของสนามบวกเพียงอย่างเดียว มากกว่าการสั่นแบบปกติบวก-ลบที่พบในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า พัลส์บวกมีจุดสูงสุดที่คมชัดและแอมพลิจูดสูง และมีพลังมากพอที่จะเปลี่ยนหรือย้ายสถานะอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้เพื่อจัดการข้อมูลควอนตัมและอาจเร่งการประมวลผลแบบเดิมได้เช่นกัน

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และโดยเฉพาะพัลส์แสง สามารถใช้เพื่อสลับ แสดงลักษณะเฉพาะ และควบคุมสถานะควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างแม่นยำอย่างเหลือเชื่อ อธิบายหัวหน้าทีม แมคคิลโล่ คิระ และ รูเพิร์ต ฮูเบอร์ ของ มหาวิทยาลัยมิชิแกนในสหรัฐอเมริกา และ มหาวิทยาลัยเรเกนส์บวร์กในประเทศเยอรมนี. อย่างไรก็ตาม รูปร่างของพัลส์ดังกล่าวถูกจำกัดโดยพื้นฐานไว้ที่การแกว่งทั้งบวกและลบซึ่งรวมเป็นศูนย์ เป็นผลให้วัฏจักรบวกอาจเคลื่อนตัวพาประจุ (อิเล็กตรอนหรือรู) แต่แล้ววัฏจักรลบจะดึงพวกมันกลับไปที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส

จุดสูงสุดที่เป็นบวกนั้นแข็งแกร่งพอที่จะเปลี่ยนหรือย้ายสถานะอิเล็กทรอนิกส์

พัลส์สวิตช์ควอนตัม-อิเล็กทรอนิกส์ในอุดมคติจะไม่สมมาตรอย่างมากจนเป็นทิศทางเดียวโดยสิ้นเชิง กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันจะมีเพียงครึ่งรอบของการแกว่งของสนามเป็นบวก (หรือลบ) ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ชีพจรดังกล่าวสามารถพลิกสถานะควอนตัม เช่น บิตควอนตัม ในเวลาขั้นต่ำ (ครึ่งรอบ) และอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด (ไม่มีการแกว่งไปมา)

เป็นไปไม่ได้โดยพื้นฐานแล้วสำหรับคลื่นที่แพร่กระจายอย่างอิสระ แต่คิระ ฮูเบอร์ และเพื่อนร่วมงานพบวิธีที่จะสร้าง "สิ่งที่ดีที่สุดถัดไป" ในรูปแบบของคลื่นกึ่งขั้วเดียวที่ประกอบด้วยพีคบวกแอมพลิจูดสูงที่สั้นมากคั่นกลางระหว่างสอง พีคเชิงลบที่ยาวและมีแอมพลิจูดต่ำ Kira และ Huber อธิบาย "จุดสูงสุดในเชิงบวกนั้นแข็งแกร่งพอที่จะเปลี่ยนหรือย้ายสถานะอิเล็กทรอนิกส์" ในขณะที่จุดสูงสุดเชิงลบนั้นเล็กเกินไปที่จะมีผลกระทบมาก

ในงานของพวกเขา นักวิจัยเริ่มต้นด้วยกองนาโนฟิล์มที่พัฒนาขึ้นใหม่ซึ่งทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกัน เช่น indium gallium arsenide (InGaAs) ที่ปลูกโดย epitaxially บน gallium arsenide antimonide (GaAsSb) นาโนฟิล์มแต่ละแผ่นมีความหนาเพียงไม่กี่อะตอม และที่ส่วนติดต่อระหว่างกัน พัลส์เลเซอร์เกินขีดสามารถกระตุ้นอิเล็กตรอนส่วนใหญ่ในฟิล์ม InGaAs หลุมที่ถูกทิ้งไว้ข้างหลังโดยอิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นยังคงอยู่ในฟิล์ม GaAsSb ทำให้เกิดการแยกประจุ

พัลส์ไฟครึ่งรอบที่มีประสิทธิภาพ

"จากนั้นเราใช้ความก้าวหน้าทางทฤษฎีควอนตัมของเราในการใช้ประโยชน์จากแรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตระหว่างอิเล็กตรอนและรูที่มีประจุตรงข้ามกันเพื่อดึงพวกมันกลับมารวมกันด้วยวิธีที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ" คิระกล่าว โลกฟิสิกส์. "การชาร์จอย่างรวดเร็วและการสั่นของประจุที่ช้ากว่านั้นปล่อยคลื่น unipolar ที่เราปรับแต่งให้เป็นพัลส์แสงครึ่งรอบที่มีประสิทธิภาพในส่วนอินฟราเรดไกลและเทราเฮิร์ตซ์ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า"

Huber อธิบายการแผ่รังสีเทราเฮิร์ตซ์ที่เกิดขึ้นเป็น "ขั้วเดียวที่น่าทึ่ง" โดยมีจุดพีคครึ่งรอบเชิงบวกเพียงจุดเดียวสูงกว่าพีคเชิงลบสองพีคประมาณสี่เท่า ในขณะที่นักวิจัยได้ทำงานเป็นเวลานานในการผลิตพัลส์ของแสงที่มีรอบการสั่นน้อยลงเรื่อยๆ ความเป็นไปได้ในการสร้างพัลส์เทราเฮิร์ตซ์ที่สั้นมากจนทำให้ประกอบรวมเข้าด้วยกันได้น้อยกว่าวงจรการสั่นครึ่งเดียวอย่างมีประสิทธิภาพ เขากล่าวเสริมว่า “เหนือความฝันที่กล้าหาญของเรา ”

Kira และ Huber กล่าวว่าเขตข้อมูล unipolar terahertz เหล่านี้อาจเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมวัสดุควอนตัมแบบใหม่ในมาตราส่วนเวลาที่เทียบได้กับการเคลื่อนไหวทางอิเล็กทรอนิกส์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ นักวิจัยแนะนำว่าฟิลด์นี้สามารถใช้เป็น "กลไกการทำงาน" ที่เหนือกว่าและมีการกำหนดไว้อย่างดีสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคถัดไปที่มีความเร็วสูง ในที่สุด ตัวปล่อยใหม่เหล่านี้อ้างว่า "ได้รับการดัดแปลงอย่างสมบูรณ์แบบ" เพื่อทำงานร่วมกับเลเซอร์โซลิดสเตตกำลังสูงระดับอุตสาหกรรม และด้วยเหตุนี้จึงสามารถสร้าง "แพลตฟอร์มที่ปรับขนาดได้อย่างมากสำหรับการใช้งานทั้งในด้านวิทยาศาสตร์พื้นฐานและอุตสาหกรรม"

นักวิจัยที่รายงานผลงานของพวกเขาใน แสง: วิทยาศาสตร์และการประยุกต์ใช้บอกว่าพวกเขาได้เริ่มใช้พัลส์เหล่านี้เพื่อสำรวจแพลตฟอร์มใหม่สำหรับการประมวลผลข้อมูลควอนตัม “การใช้งานอื่นๆ รวมถึงการต่อพัลส์เหล่านี้เข้ากับกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน ซึ่งช่วยให้เราเร่งไมโครสโคปความละเอียดอะตอมมิกให้เร็วขึ้นเป็นสเกลเวลาไม่กี่เฟมโตวินาที (1 fs = 10)^-15 s) และจับการเคลื่อนที่ในอวกาศและเวลาจริงของอิเล็กตรอนในวิดีโอไมโครสโคปแบบ ultraslow-motion ที่เกิดขึ้นจริง” พวกเขาอธิบาย

โพสต์ พัลส์เลเซอร์ใกล้ขั้วเดียวสามารถควบคุม qubits ได้ ปรากฏตัวครั้งแรกเมื่อ โลกฟิสิกส์.

• คอยน์สมาร์ท การแลกเปลี่ยน Bitcoin และ Crypto ที่ดีที่สุดในยุโรป
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าฟรี
• คริปโตฮอว์ก เรดาร์ Altcoin ทดลองฟรี.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/near-unipolar-laser-pulses-could-control-qubits/