Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Overføring av kvanteinformasjon ved hjelp av lyd

Overføring av bilder fra mobiltelefon til datamaskin (Kan 2019).

Anonim

Kvantfysikk er på randen av et teknologisk gjennombrudd: nye typer sensorer, sikre dataoverføringsmetoder og kanskje til og med datamaskiner kan gjøres mulig takket være kvanteteknologi. Det viktigste hindret her er imidlertid å finne den riktige måten å parre og nøyaktig kontrollere et tilstrekkelig antall kvantesystemer (for eksempel enkelte atomer).

annonse


Et team av forskere fra TU Wien og Harvard University har funnet en ny måte å overføre den nødvendige kvanteinformasjonen til. De foreslår å bruke små mekaniske vibrasjoner. Atomer er koblet til hverandre av "fononer" - de minste kvantemekaniske enhetene av vibrasjoner eller lydbølger.

Små diamanter med bevisst mangel

"Vi tester små diamanter med innebygde silisiumatomer - disse kvantesystemene er spesielt lovende, " sier professor Peter Rabl fra TU Wien. "Normalt er diamanter laget utelukkende av karbon, men ved å legge til silisiumatomer på enkelte steder, oppstår det feil i krystallgitteret hvor kvantuminformasjon kan lagres." Disse mikroskopiske feilene i krystallgitteret kan brukes som en liten bryter som kan byttes mellom en tilstand av høyere energi og en tilstand av lavere energi ved hjelp av mikrobølger.

Sammen med et team fra Harvard University har Peter Rabls forskergruppe utviklet en ny ide for å oppnå målrettet kopling av disse kvanteminnene i diamanten. En etter en kan de bygges inn i en liten diamantstang som måler bare noen få mikrometer i lengden, som individuelle perler på et kjede. På samme måte som en stemmegaffel, kan denne stangen vibreres - men disse vibrasjonene er så små at de kun kan beskrives ved hjelp av kvanteorientering. Det er gjennom disse vibrasjoner at silisiumatomer kan danne en kvantemekanisk kobling til hverandre.

"Lyset er laget av fotoner, kvantet av lys. På samme måte kan mekaniske vibrasjoner eller lydbølger også beskrives kvantemekanisk. De består av fononer - de minste mulige enhetene for mekanisk vibrasjon, " forklarer Peter Rabl. Som forskergruppen har nå kunnet vise ved hjelp av simuleringsberegninger, kan noen av disse kvanteminnene knyttes sammen i diamantstangen takket være disse fononene. De enkelte silisiumatomer er "slått på og av" ved hjelp av mikrobølger. Under denne prosessen avgir eller absorberer de fononer. Dette skaper en kvantesammenføring av forskjellige silisiumfeil, slik at kvantuminformasjon kan overføres.

Veien til et skalerbart kvantenettverk

Inntil nå var det ikke klart om noe som dette var mulig: "Vanligvis forventer du at fonene skal absorberes et sted, eller å komme i kontakt med miljøet og dermed miste sine kvantmekaniske egenskaper, " sier Peter Rabl. "Telefoner er fjenden for kvantuminformasjon, så å si. Men med våre beregninger kunne vi vise at når klokka styres på riktig måte ved hjelp av mikrobølger, er fonene faktisk anvendelige for tekniske applikasjoner."

Hovedfordelen ved denne nye teknologien ligger i skalerbarheten: "Det er mange ideer for kvantesystemer som i prinsippet kan brukes til teknologiske applikasjoner. Det største problemet er at det er svært vanskelig å koble til nok av dem til å kunne utføre kompliserte datoperasjoner, sier Peter Rabl. Den nye strategien for bruk av fononer til dette formålet kan bane vei til en skalerbar kvanteknologi.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Wien University of Technology . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. M.-A. Lemonde, S. Meesala, A. Sipahigil, M. J. A. Schuetz, M. D. Lukin, M. Loncar, P. Rabl. Phonon Networks med Silicon-Vacancy Centers i Diamond Waveguides . Fysisk gjennomgangstavler, 2018; 120 (21) DOI: 10, 1103 / PhysRevLett.120.213603