Span bou baster kwantum stelsel deur verstrengel molekule met atoom

Fisici het hul beheer van die fundamentele eienskappe van molekules hupstoot aan die kwantum vlak deur dit te koppel of 'verstrengel 'n elektries gelaaide atoom en 'n elektries gelaaide molekule, die klem op 'n manier om te bou hibriede kwantum inligtingstelsels wat kan manipuleer, stoor en oordra verskillende vorme van data.

Beskryf in 'n Nature papier aanlyn gepos 20 Mei die nuwe NIST metode kan help bou aan grootskaalse kwantum rekenaars en netwerke deur die koppeling van kwantum stukkies (qubits) gebaseer op andersins onversoenbare hardeware ontwerpe en bedryf frekwensies. Gemengde-platform kwantum stelsels kan veelsydigheid bied soos dié van konvensionele rekenaar stelsels, wat, byvoorbeeld, kan data uit te ruil onder 'n elektroniese verwerker, 'n optiese skyf, en 'n magnetiese hardeskyf.

Die NIST eksperimente suksesvol die eienskappe van 'n elektron is verdwaal in die atoom ioon met die rotasie state van die molekule sodat metings van een deeltjie die eienskappe van die ander sou beheer. Die navorsing is gebaseer op 2017 demonstrasie van kwantum beheer van 'n molekule wat tegnieke lank gebruik om atome te manipuleer om die meer ingewikkeld en potensieel meer vrugbaar arena aangebied deur molekules, wat bestaan ​​uit verskeie atome saam gebind uitgebrei dieselfde groep.

Molekules het verskeie interne energie vlakke, soos atome, maar ook draai en vibreer op baie verskillende snelhede en hoeke. Molekules kan dus optree as bemiddelaar in kwantum stelsels deur die omskakeling van kwantum inligting oor 'n wye verskeidenheid van qubit frekwensies wat wissel van 'n paar duisend tot 'n paar biljoen siklusse per sekonde. Met vibrasie, kon molekules selfs hoër qubit frekwensies bied.

"Ons was die atoom ioon en molekulêre ioon is verdwaal, en ons het ook jy 'n wye keuse van qubit frekwensies in die molekule," het NIST fisikus James (Chin-Wen) Chou.

A qubit verteenwoordig die digitale data stukkies 0 en 1 in terme van twee verskillende kwantum state, soos lae- en hoë-energie vlakke in 'n atoom. A qubit kan ook bestaan ​​in 'n "superposisie" van beide lande in 'n keer. Die NIST navorsers verstrengel twee energievlakke van 'n kalsium atoom ioon met twee verskillende pare van rotasie state van 'n kalsium hidried molekulêre ioon, wat is 'n kalsium ioon gebind aan 'n waterstofatoom. Die molekulêre qubit het 'n oorgang frekwensie, die spoed van die fiets tussen twee rotasie state, van óf 'n lae energie op 13,4 kilohertz (kHz, duisende siklusse per sekonde) of 'n hoë energie by 855000000000 siklusse per sekonde (gigahertz of GHz).

advertensie

bron: National Institute of Standards and Technology (NIST). "Team builds hybrid quantum system by entangling molecule with atom." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200520131653.htm>.