Kev sib txuas lus quantum: cov molecules, cov av tsis tshua muaj thiab cov optical

Kev siv tshuab quantum yog ib qho thev naus laus zis tshiab raws li quantum mechanics, uas encodes, xam thiab xa cov ntaub ntawv lub cev uas muaj nyob hauvlub cev quantumKev tsim kho thiab kev siv cov thev naus laus zis quantum yuav coj peb mus rau hauv "lub hnub nyoog quantum", thiab paub txog kev ua haujlwm zoo dua, kev sib txuas lus muaj kev nyab xeeb dua thiab kev ua neej yooj yim dua thiab ntsuab dua.

Qhov ua tau zoo ntawm kev sib txuas lus ntawm cov kab ke quantum nyob ntawm lawv lub peev xwm los cuam tshuam nrog lub teeb. Txawm li cas los xij, nws nyuaj heev rau nrhiav cov khoom siv uas tuaj yeem siv tag nrho cov khoom quantum ntawm optical.

Tsis ntev los no, ib pab pawg tshawb fawb ntawm Lub Tsev Kawm Ntawv Chemistry hauv Paris thiab Karlsruhe Institute of Technology tau ua ke los ua pov thawj txog lub peev xwm ntawm cov khoom siv molecular crystal uas ua los ntawm cov khoom tsis tshua muaj europium ions (Eu³ +) rau kev siv hauv cov kab ke quantum ntawm optical. Lawv pom tias qhov kev tso tawm ultra-narrow linewidth ntawm cov khoom siv molecular Eu³ + no ua rau muaj kev sib cuam tshuam zoo nrog lub teeb thiab muaj txiaj ntsig tseem ceeb hauvkev sib txuas lus quantumthiab kev suav lej quantum.

Daim Duab 1: Kev sib txuas lus Quantum raws li cov khoom siv molecular europium uas tsis tshua muaj nyob hauv ntiaj teb

Cov xwm txheej quantum tuaj yeem raug muab tso rau saum toj, yog li cov ntaub ntawv quantum tuaj yeem raug muab tso rau saum toj. Ib qho qubit tuaj yeem sawv cev rau ntau yam xwm txheej sib txawv ntawm 0 thiab 1 tib lub sijhawm, tso cai rau cov ntaub ntawv kom ua tiav ua ke hauv cov pawg. Yog li ntawd, lub zog suav ntawm cov khoos phis tawj quantum yuav nce ntxiv exponentially piv rau cov khoos phis tawj digital ib txwm muaj. Txawm li cas los xij, txhawm rau ua tiav cov haujlwm suav, qhov kev sib tshooj ntawm cov qubits yuav tsum muaj peev xwm nyob ruaj khov rau ib lub sijhawm. Hauv quantum mechanics, lub sijhawm ruaj khov no hu ua lub neej sib xws. Lub nuclear spins ntawm cov molecules nyuaj tuaj yeem ua tiav cov xwm txheej superposition nrog lub neej qhuav ntev vim tias qhov cuam tshuam ntawm ib puag ncig rau nuclear spins tau tiv thaiv zoo.

Cov ions tsis tshua muaj thiab cov siv lead ua molecular yog ob lub tshuab uas tau siv hauv kev siv tshuab quantum. Cov ions tsis tshua muaj muaj cov khoom siv optical thiab spin zoo heev, tab sis lawv nyuaj rau kev koom ua ke rau hauvcov khoom siv kho qhov muagCov siv lead ua molecular yooj yim dua los sib xyaw ua ke, tab sis nws nyuaj rau tsim kom muaj kev sib txuas ntawm kev tig thiab lub teeb vim tias cov kab hluav taws xob dav dhau.

Cov khoom siv molecular uas tsis tshua muaj neeg tsim los ntawm txoj haujlwm no muab cov txiaj ntsig ntawm ob qho tib si ua ke, hauv qab kev txhawb nqa laser, Eu³ + tuaj yeem tso tawm cov photons nqa cov ntaub ntawv hais txog nuclear spin. Los ntawm kev sim laser tshwj xeeb, kev sib txuas lus optical / nuclear spin zoo tuaj yeem tsim tau. Ntawm lub hauv paus no, cov kws tshawb fawb tau paub ntxiv txog kev hais txog nuclear spin level addressing, kev khaws cia cov photons, thiab kev ua tiav ntawm thawj qhov kev ua haujlwm quantum.

Rau kev suav lej quantum zoo, feem ntau xav tau ntau lub qubits sib txuas. Cov kws tshawb fawb tau qhia tias Eu³ + hauv cov siv lead ua molecular saum toj no tuaj yeem ua tiav quantum entanglement los ntawm kev sib txuas hluav taws xob stray, yog li ua rau muaj kev ua tiav cov ntaub ntawv quantum. Vim tias cov siv lead ua molecular muaj ntau lub ntiaj teb tsis tshua muaj ions, cov qubit densities siab tuaj yeem ua tiav.

Lwm qhov yuav tsum tau ua rau kev suav lej quantum yog qhov chaw nyob ntawm cov qubits ib leeg. Cov txheej txheem kho qhov muag hauv txoj haujlwm no tuaj yeem txhim kho qhov ceev nyeem ntawv thiab tiv thaiv kev cuam tshuam ntawm lub teeb liab ntawm lub voj voog. Piv rau cov kev tshawb fawb yav dhau los, qhov sib xws ntawm cov khoom siv molecular Eu³ + tau tshaj tawm hauv txoj haujlwm no tau txhim kho los ntawm kwv yees li ib txhiab npaug, yog li cov xeev tig ntawm lub zog nuclear tuaj yeem kho tau raws li txoj kev tshwj xeeb.

Cov teeb liab teeb pom kev zoo kuj tsim nyog rau kev faib cov ntaub ntawv quantum ntev mus txuas rau cov khoos phis tawj quantum rau kev sib txuas lus quantum deb. Kev txiav txim siab ntxiv yuav muab rau kev koom ua ke ntawm cov siv lead ua molecular Eu³ + tshiab rau hauv cov qauv photonic los txhim kho lub teeb liab luminous. Cov haujlwm no siv cov molecules ntiaj teb tsis tshua muaj neeg paub ua lub hauv paus rau quantum Internet, thiab ua ib kauj ruam tseem ceeb rau cov qauv sib txuas lus quantum yav tom ntej.