利用聲音傳輸量子信息
量子物理學(xué)影響了新型傳感器、安全數(shù)據(jù)傳輸方法,目前世界上很多研究人員正朝著其實現(xiàn)量子計算機而努力。然而,實現(xiàn)這一目標(biāo)的主要障礙是找到正確的方式耦合和精確控制足夠數(shù)量的量子系統(tǒng)(例如,單個原子)。
維也納科技大學(xué)和哈佛大學(xué)的一組研究人員發(fā)現(xiàn)了一種傳遞量子信息的新方法。他們建議使用微小的機械振動。原子通過聲子耦合,聲子是振動或聲波的最小量子力學(xué)單位。 “我們正在測試帶有內(nèi)置硅原子的微小鉆石,這些量子系統(tǒng)特別有希望,”來自維也納科技大學(xué)的Peter Rabl教授說!巴ǔG闆r下,鉆石是由碳構(gòu)成的,但在某些地方加入硅原子會在晶格中產(chǎn)生可以存儲量子信息的缺陷。能量和使用微波的低能量狀態(tài)! 與哈佛大學(xué)的團隊一起,Peter Rabl的研究小組開發(fā)了一種新的想法,以實現(xiàn)鉆石內(nèi)這些量子的有針對性的耦合。一個接一個,它們可以被建造成一個微小的鉆石棒,長度只有幾微米,就像項鏈上的珍珠一樣。就像音叉一樣,這個棒可以做振動,但是這些振動很小,只能用量子理論來描述。通過這些振動,硅原子可以彼此形成量子力學(xué)連接。 微波可以影響一個窄鉆石條中的“量子開關(guān)”,并可以通過振動將它們聯(lián)系起來。 “光是由光子構(gòu)成的,會有光的量子。同樣地,機械振動或聲波也可以以量子力學(xué)的方式來描述。它們由聲子組成,聲子是機械振動的最小的單位,”Peter Rabl解釋說。正如研究小組現(xiàn)在已經(jīng)能夠使用模擬計算顯示的那樣,任何數(shù)量的這些量子可以通過聲子連接在金剛石棒中。單個硅原子通過微波接通和關(guān)斷。在這個過程中,它們發(fā)射或吸收聲子。這就產(chǎn)生了硅缺陷的量子糾纏,從而允許量子信息被傳輸。 到目前為止,還不清楚這種情況是否可能發(fā)生。“通常你會認(rèn)為聲子被吸收到某處,或者接觸到環(huán)境,從而失去其量子力學(xué)特性,”Peter Rabl說。“可以說,聲子是量子信息的敵人。但是,通過我們的計算,我們能夠證明,當(dāng)使用微波適當(dāng)控制時,聲子實際上是可用于技術(shù)應(yīng)用的! 這種新技術(shù)的主要優(yōu)點在于它的可擴展性。“關(guān)于量子系統(tǒng),已經(jīng)有很多想法,原則上可以用于技術(shù)應(yīng)用。最大的問題是,很難將它們連接起來,以便能夠進(jìn)行復(fù)雜的計算操作!盤eter Rabl說。為此,使用聲子的新策略可以為可擴展量子技術(shù)鋪平道路。 原文來源:https://phys.org/news/2018-06-quantum_1.html 關(guān)鍵詞: 量子
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