Fjernbetjening til kvanteemittere

For at udnytte kvantfysikkens egenskaber teknologisk, kvanteobjekter og deres interaktion skal kontrolleres præcist. I mange tilfælde, dette gøres ved hjælp af lys. Forskere ved University of Innsbruck og Institute of Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) fra det østrigske videnskabsakademi har nu udviklet en metode til individuelt at adressere kvanteemittere ved hjælp af skræddersyede lyspulser. "Det er ikke kun vigtigt at kontrollere og aflæse emitterernes tilstand individuelt, "siger Oriol Romero-Isart, "men også for at gøre det, mens systemet efterlades så uforstyrret som muligt." Sammen med Juan Jose Garcia-Ripoll (IQOQI-besøgsmedarbejder) fra Instituto de Fisica Fundamental i Madrid, Romero-Isarts forskningsgruppe har nu undersøgt, hvordan specifikt konstruerede pulser kan bruges til at fokusere lys på en enkelt kvanteemitter.

Selvkomprimerende lyspuls

"Vores forslag er baseret på kvidrede lysimpulser, "forklarer Silvia Casulleras, første forfatter til forskningsartikel. "Frekvensen af ​​disse lyspulser er tidsafhængig." Så, ligner fuglenes kvidren, frekvensen af ​​signalet ændres over tid. I strukturer med visse elektromagnetiske egenskaber - f.eks. Bølgeledere - formerer frekvenserne sig ved forskellige hastigheder. "Hvis du indstiller de oprindelige betingelser for lyspulsen korrekt, pulsen komprimerer sig selv i en bestemt afstand, "forklarer Patrick Maurer fra Innsbruck -teamet." En anden vigtig del af vores arbejde var at vise, at pulsen muliggør kontrol af individuelle kvanteemittere. "Denne fremgangsmåde kan bruges som en slags fjernbetjening til at adressere, for eksempel, individuelle superledende kvantebits i en bølgeleder eller atomer nær en fotonisk krystal.

Bred vifte af applikationer

I deres arbejde, nu udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , forskerne viser, at denne metode ikke kun virker med lys eller elektromagnetiske pulser, men også med andre bølger såsom gitteroscillationer (fononer) eller magnetiske excitationer (magnoner). Forskningsgruppen ledet af Innsbruck eksperimentelle fysiker Gerhard Kirchmair, ønsker at implementere konceptet for superledende qubits i laboratoriet i tæt samarbejde med teamet af teoretikere.