猴塞雷

科学观察员
科学赐予人类相信真理的力量

朝着纳米力学量子交换机的方向发展

朝着纳米力学量子交换机的方向发展

雷根斯堡大学的物理学家们将一种大分子——碳纳米管——的振动与微波腔进行了耦合,从而创造了一种新颖的高度小型化的光学机械系统。Andreas K. Huttel博士的团队利用电荷的量子化实现了这一点。它由单电子携带,是一种强大的放大机制。他们的发现发表在4月2日的《自然通讯》杂志上。它们为将完全不同的量子技术,如电子自旋量子位元和超导量子位元,整合在一个装置上,提供了重要的一步。

通常情况下,很难将碳纳米管等大分子的运动与微波结合起来。为什么?因为用于量子计算或谐振腔量子电动力学装置的电磁波波长,在GHz频率下工作,在毫米范围内。一个典型的纳米管装置,既可用来捕获处于已知量子态的电子,也可用来作为振动谐振器,它的长度小于1微米,振动振幅低于1纳米。由于尺寸的不匹配,纳米管的运动并不能改变微波腔的电磁场。标准光力学理论预测的耦合是最小的。

尽管如此,在不将纳米管驱动到大振幅的情况下,实现这样的耦合并控制它,从很多方面来说都是一个有吸引力的想法。纳米管是一种优秀的弦谐振器,可以长时间储存能量;它的振动可以用来在基本不同的自由度之间转换量子信息。单俘获电子和超导微波电路都是量子计算结构的热门候选。

朝着纳米力学量子交换机的方向发展

雷根斯堡实验发表在一篇开放存取的文章中,该实验表明,与简单的几何预测相比,振动和电磁场这两个系统之间的相互作用可以放大1万倍。这是通过所谓的量子电容实现的:电流由离散的电子携带,这意味着给一个非常小的电容充电,比如纳米管,不是连续的,而是按步骤进行的。通过在步进式曲线上选择一个工作点,使光机耦合处于可控状态,可以快速开关。

“我们实现一个所谓的色散耦合光机位system-novel和令人兴奋的一方面,因为小型化的机械部分和单电子效应,但众所周知的另一方面,因为巨大的理论和实验研究(宏观尺度)光机位大系统存在,“Huttel博士说,目前研究留在阿尔托大学,芬兰。“光力学的相互作用可以用来冷却振动,可以用一种高度敏感的方式检测振动,可以用来放大信号,甚至可以用来任意制备量子态。结果表明,在不久的将来可以实现对弦状纳米管振动的量子控制。这使它成为一种很有吸引力的量子交换机,结合了非常不同的量子现象。”

猴塞雷 版权所有,未经允许不得转载:猴塞雷 » 朝着纳米力学量子交换机的方向发展
分享到: 更多 (0)

猜你也想读下面的文章: