Новости космоса и технологий. » Физика » Неожиданная связь между атомами может улучшить квантовые вычисления

Неожиданная связь между атомами может улучшить квантовые вычисления

Опубликовал: Admin, 27-10-2020, 01:01, Физика, 33, 0

Неожиданная связь между атомами может улучшить квантовые вычисления

Группа физиков из Университета Висконсина-Мэдисона определила условия, при которых относительно далекие атомы сообщаются друг с другом способами, которые ранее были замечены только в атомах, расположенных ближе друг к другу, - разработка, которая может иметь приложения в квантовых вычислениях.

Выводы физиков опубликованы 14 октября в журнале Физический обзор A , открывают новые перспективы для создания запутанных атомы , термин, используемый для атомов, которые обмениваются информацией на больших расстояниях, что важно для квантовой коммуникации и развития квантовых компьютеров.

«Построить квантовый компьютер очень сложно, поэтому один из подходов заключается в создании небольших модулей, которые могут взаимодействовать друг с другом», - говорит Дениз Явуз, профессор физики из Университета штата Мэриленд и старший автор исследования. «Этот эффект, который мы наблюдаем, можно использовать для улучшения связи между этими модулями».

Предлагаемый сценарий зависит от взаимодействия света и электронов, вращающихся вокруг атомов. Электрон, на который попал фотон света, может быть возбужден до более высокого энергетического состояния. Но электроны ненавидят лишнюю энергию, поэтому они быстро теряют ее, испуская фотон в процессе, известном как распад. Атомы фотонов высвобождают меньшую энергию, чем те, которые увеличивают электрон - это то же явление, которое вызывает флуоресценцию некоторых химических веществ или образование зеленого светящегося кольца у некоторых медуз.

«Теперь проблема становится очень интересной, если у вас более одного атома», - говорит Явуз. «Присутствие других атомов изменяет распад каждого атома; они разговаривают друг с другом».

Если, например, отдельный атом распадается за одну секунду, то группа атомов того же типа может распасться менее или более чем за одну секунду. Время зависит от условий, но все атомы распадаются с одинаковой скоростью, быстрее или медленнее. До сих пор этот тип корреляции наблюдался только в том случае, если атомы находятся в пределах одной длины волны излучаемого света друг от друга. Для Атомы рубидия Явуз и его коллеги использовали это значение в пределах 780 нанометров - прямо на границе длины волны красного и инфракрасного света.

Ученые хотели увидеть, как большие расстояния между атомами повлияют на распад атомов рубидия. Если бы преобладающая идея была верна, то два атома рубидия дальше друг от друга, чем 780 нанометров, действовали бы как отдельные атомы, каждый из которых дает характеристику одноатомный профиль распада.

В своих экспериментах они сначала иммобилизовали группу атомов рубидия, охладив их лазером до температуры чуть выше абсолютного нуля, температуры, при которой движение атомов прекращается. Затем они направили лазер на длину волны возбуждения рубидия, чтобы возбудить электроны, которые распадаются, испуская фотон с характеристикой 780 нм. Затем они могли измерить интенсивность испускаемого фотона с течением времени и сравнить ее с профилем распада одиночного атома рубидия.

«В нашем случае мы показали, что атомы могут находиться на расстоянии в пять раз больше длины волны, и все же эти групповые эффекты ярко выражены - распад может быть быстрее, чем если бы атом был там сам по себе, или медленнее», - говорит Явуз. «Второе, что мы показали, это то, что если вы посмотрите на временную динамику распада, он может начинаться быстро, а затем становиться медленнее. Он переключается, и этот переключатель никогда раньше не наблюдался».

С этими новыми идеями построения корреляций между атомами Явуз и его исследовательская группа изучают приложения своих открытий для квантовых вычислений. Они исследуют, какие экспериментальные условия приводят к различным типам коррелированных состояний, которые могут привести к запутанности и эффективной передаче квантовой информации.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии