Frekvensmodulation fremskynder forskningen i kvanteteknologier

Mange moderne teknologiske fremskridt og enheder er baseret på forståelse af kvantemekanik. Sammenlignet med halvledere, harddiske eller lasere, kvanteindretninger er forskellige i den forstand, at de direkte udnytter kvantetilstande. Et stort mål med feltet er at udvikle en fungerende kvantecomputer, der er teoretiseret til at udkonkurrere traditionelle computere i visse vanskelige beregningsopgaver. Forskere ved University of Oulu og Aalto University har offentliggjort en gennemgangsartikel om fysik relateret til kvanteenheder i Rapporter om fremskridt inden for fysik .

Et centralt begreb inden for kvantemekanik er energiniveau. Når et kvantemekanisk system som et atom absorberer en mængde energi fra lys, det er spændt fra et lavere til et højere energiniveau. Ændring af adskillelsen mellem energiniveauerne kaldes frekvensmodulation. I kvanteudstyr, frekvensmodulation bruges til at kontrollere interaktioner, fremkalde overgange mellem kvantetilstande og konstruere kunstige energistrukturer.

"Grundlaget for kvantemekanisk frekvensmodulation har været kendt siden 1930'erne. Imidlertid er gennembruddet for forskellige kvante -teknologier i 2000'erne har skabt et behov for bedre teoretiske værktøjer til frekvensmodulering af kvantesystemer, "siger Matti Silveri, i øjeblikket en postdoktoral forsker fra University of Oulu.

Forståelse og brug af frekvensmodulation er vigtig for at udvikle mere præcise kvanteenheder og hurtigere kvanteporte til kvantecomputere i lille skala i den nærmeste fremtid. Forskningsområdet kvanteenheder og computing vokser hurtigt, og det har for nylig tiltrukket investeringer fra store teknologivirksomheder som Google, Intel, IBM og Microsoft.

"Vi ville gennemgå de seneste eksperimentelle og teoretiske fremskridt med forskellige former for kvantesystemer under frekvensmodulation. Vi håber at fremskynde forskningen på dette område, "siger docent Sorin Paraoanu fra Aalto University.

Artiklen diskuterer fysikken i frekvensmodulation i superledende kvantekredsløb, ultrakølede atomer, nitrogen-ledige centre i diamant- og nanoelektromekaniske resonatorer. Med disse platforme, energiniveauer kan præcist moduleres med spænding, mikrobølger eller lasere i eksperimentelle omgivelser. De teoretiske resultater af artiklen er generelle og kan anvendes på forskellige kvantesystemer.