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物理学家将鹤田千秋古典光混合在Qubit上的一半光子

物理学 2021-09-26 23:59:00

由Skolkovo科学和技术学分:Pavel Odinev / Skoltech A俄罗斯 - U

K

研究团队提出了理论描述涉及微波辐射的经典和非分类状态的量子波混合的新效果

这种效果,以前缺乏严格的数学描述,可以用于量子计算机科学家和基本物理学家探测灯具相互作用

该研究在物理审查中公布A

“我们制定了一种用于处理古典光相干电磁辐射和相当异种形式的非生物光的波混合的非传统和有趣现象的数学语言,特别是挤压光和一个光子的叠加零光子,有效地包含“光子的一半”,如果你

在我们的事先工作中建立了这项研究,我们首先设计了一个单光子微波源,然后用它来创造量子叠加一个脉冲中的零光子,生成半光子状态,“解释了伦敦大学的Skoltech,Mipt的PI Oleg Astafiev,以及U

K

”国家物理实验室

结果已获得第一个作者的主要贡献,来自Dukhov自动化研究所和RAS理论和应用电台RAS研究所的理论物理学家沃尔特波斯科夫,以及MIPT实验物理学家Alexey Dmitriev [第

该研究是本集团对人造原子的早期实验的理论后续研究

这些是表现出天然原子的关键性质的微观装置:一系列量化能级

人造原子的性质使它们在两个Contex中有用首先,它们可以用作Qubits,量子计算机的构建块

虽然这是一个非常热门的话题,但物理学家也使用人工原子来探讨治理的自然的基本规律Quantum世界上会发生什么

是什么让它们有用的是量子特性的组合,并且在实验中相当可管理:您可以将人工原子放在微电路上,将其连接到其他电路元件和环境[图

实验的示意图

学分:OLEG ASTAFIEV / SKOLTECH在量子光学中,人工原子作为研究其在其前后工作中与光相互作用的平台

团队介绍引起单光子微波源 - 一种装置,该装置产生电磁辐射的脉冲,含有只有一个光粒子的需求

它在微波频率下操作,因此光子不像彩虹中的可见颜色但不可见就像微波炉中的那样,它们沿着金属条行进而不是光缆

表示,光学定律保持不变:即使在微波频率范围内,光子仍然是光子,但具有更长的波长和更小的能量

autho在本故事中报告的研究卢比理论上检查了称为波混合的效果

以前,他们研究了古典光的情况:如果两个接近的两个周期性光脉冲,但不同的频率一起传播,则散布在实验中,在实验中进行人工原子和辐射检测,以记录在任何给定频率下观察光子的可能性,所得到的概率谱看起来如此:实验的示意图

信用:OLEG ASTAFIEV / SKOLTECH如可能预期,两大峰值是检测两个初始光频率下光子的概率脉冲

在其他频率下的峰值证明了多光子散射的结果,并且它们的高度量化了相应的多光处理过程的概率

平均能量并没有从初始脉冲到特殊的光子分布的初始脉冲变化由它们的混合引起,只有表现出这种好奇效果的频率

仿佛常规波混合不够奇怪,团队想知道,如果两个原始脉冲被非繁拟光所取代的一个原始脉冲,则会发生什么特别地,研究人员认为是挤压光的情况,并且可能直观地作为“半光子脉冲

”是指由团队产生的异国情调状态早些时候用他们的单光子mICROWAVE源

状态量为一个光子和零光子的叠加

理想的探测器斑点如50%的情况下的一个光子,并且在剩余的50%中没有光子在Quantum Mechencics的方式中进行了大量意义的测量结果如此,这里是光子频率的统计分布看起来像在经典光脉冲和奇特的一半之间的量子混合的情况一样光子脉冲(注意到这种引人注目的能量再分布中的侧峰值不对称):用于通过两个相干波照射的Qubit辐射的情况的光谱分量,I

E

,古典光仅

[图

横轴对应于电磁辐射频率Quency,垂直轴是对数级测量的幅度,这可能直观地被认为是在该特定频率观察微波光子的可能性

学分:沃尔特Pogosov等

/物理审查A与经典波混合相反,量化频谱,严格地由三个峰值组成

最左侧反射零一个状态中的光子统计:叠加零中只能存在一个光子-One Photon状态

原则上不可能是不可能的,因为脉冲中没有多光子状态

重点关注波浪混合的现象,物理评论A中的纸张是第一个理论制定互动由此订立E异常的非分化半光子脉冲

研究人员现在正在用光子源和微波散射体进行实验,以确认其理论发现

除了揭示光的量子行为的复杂性,这些研究最终贡献了对于Quantum计算机工程师绘制的知识主体

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