Photon Sifters – 광학 양자 컴퓨팅의 잠금 해제

스위스 바젤 대학교 연구팀은 이번 주에 클러스터에서 단일 광자를 분리하는 새로운 방법을 소개했습니다. 새로운 방법을 통해 연구자들은 분자 수준에서 상호 작용을 더 잘 제어할 수 있습니다. 특히, 많은 연구자들은 다중 광자 구조에서 단일을 정렬하는 것이 이 기술을 사용하여 세계 슈퍼컴퓨터 등을 구동하기 위한 중요한 단계라고 보고 있습니다. 당신이 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.

스위스 바젤대학교 연구팀이 이번 주에 클러스터에서 단일 광자를 분리하는 새로운 방법을 선보였습니다. 새로운 방법을 통해 연구자들은 분자 수준에서 상호 작용을 더 잘 제어할 수 있습니다. 특히, 많은 연구자들은 다중 광자 구조에서 단일을 정렬하는 것이 이 기술을 사용하여 세계 슈퍼컴퓨터 등을 구동하기 위한 중요한 단계라고 보고 있습니다. 당신이 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.

체 연구

엔지니어들은 Sifter 장치가 어떻게 이 작업을 안정적이고 효과적으로 수행할 수 있는지 보여주고자 했습니다. 이 시스템은 양자점으로 알려진 1차원 원자 생성을 가능하게 하는 양자 방출기를 통합합니다. 흥미롭게도 이 연구에서는 체 메커니즘이 광자를 채널링하여 광자가 단독으로 있는지 또는 다른 광자와 연결되어 있는지에 따라 광자를 분리하는 방법을 탐구합니다. 이 작업을 수행하기 위해 팀에서는 Jaynes-Cummings 모델을 일부 변경했습니다.

Jaynes-Cummings 모델의 변형

Jaynes-Cummings 모델은 60년 넘게 양자 광학을 형성하는 데 도움을 주었습니다. Edwin Jaynes와 Frank Cummings는 1963년에 이 기술을 처음으로 세상에 선보였으며 그 이후로 계속해서 해당 분야에 필수적인 요소가 되었습니다. 특히, 이 모델은 2단계 원자가 양자화된 전자기장과 상호 작용하는 방식을 포함하여 빛 물질 상호 작용에 대한 연구자의 이해를 간소화했습니다. 이러한 요인으로 인해 Jaynes-Cummings 모델은 새로운 공식 생성에 이상적입니다.

Jaynes-Cumming 모델에는 연구자들이 연구를 위해 극복해야 할 몇 가지 단점이 있었습니다. 팀은 이 모델로 인해 최대 결합 효율(τ 인자)과 낮은 디페이징 모멘트를 정확히 찾아내는 것이 어렵다는 사실을 발견했습니다. 따라서 그들은 추가 기능을 달성하기 위해 퀀텀닷을 활용하는 변형을 만들었습니다.

체 이론 테스트

체 이론을 테스트하는 첫 번째 단계는 반도체 양자점을 만드는 것이었습니다. 이 단일층 광자는 1차원 원자를 나타내며, 이 원자는 미세공동 내에 배치됩니다. 이 미세 공간은 반사되는 내부 벽을 갖고 있으며 조정할 수 있도록 열려 있어 엔지니어가 조정할 수 있습니다. 및 기타 요인.

레이저

미세공동의 반사벽을 겨냥하기 위해 20nm 폭의 반도체 섬과 함께 약한 레이저를 사용했습니다. 연구를 위해 레이저는 두 개의 거울 분리를 통해 활성화되기 전에 공동의 부분적으로 투명한 벽에 초점을 맞추었습니다. 굴절된 빛은 광자를 분리하기 위해 특별히 각도가 지정된 반파장 플레이트가 있는 빔 분할기 설정으로 전달되었습니다. 또한 빔 스플리터는 편광에 민감하도록 제작되어 더욱 효과적으로 선별하는 데 도움이 되었습니다.

특히, 스플리터는 자동으로 단일 광자를 다중 광자 클러스터가 아닌 별도의 포트로 보냅니다. 또한 시스템은 에너지의 실제 상태를 결정하기 위해 양자점과 상호 작용하는 광자 수를 측정했습니다. 양자점은 광자를 흡수하고 다양한 상호 작용을 기반으로 빛을 방출하기 때문에 이 작업에 이상적입니다.

결과

연구원들은 시프터가 클러스터에서 단일 광자를 정확하게 분리한다는 사실을 발견했습니다. 이 연구는 또한 엔지니어들이 약한 레이저를 사용하여 전송에서 99.2%의 소멸을 달성할 수 있음을 보여주었습니다. 또한 새로운 데이터에서는 2차 상관 함수를 비롯한 몇 가지 흥미로운 결과가 나타났습니다.

인상적으로 체를 사용하면 메커니즘을 통과하는 광자의 양을 정확하게 분리하고 측정할 수 있습니다. 광자 묶음을 확인하고, 상태에 따라 광자를 분리하고, 광자 자극 수준을 더 잘 모니터링하는 기능은 모두 이 기술을 사용하여 차세대 컴퓨터 등을 구동하는 데 중요한 단계이므로 이 기능은 앞으로 새로운 기회를 열어줄 것입니다.

잠재적 사용 사례

이 기술의 잠재적인 사용 사례는 다양합니다. 이 기술의 주요 초점 영역은 새로운 광자 논리 게이트를 만드는 데 있습니다. 양자 논리는 오늘날의 초고속 양자 컴퓨터에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 지금까지 과학이 충분히 신뢰할 수 없었기 때문에 100% 전광 양자컴퓨터 광논리 게이트를 만드는 것은 어려웠습니다. 이 최신 연구는 이러한 시스템이 마침내 발전할 수 있는 문을 열어줍니다.

Photon Sifter의 장점

光子筛研究揭示了几个好处。一方面，这项技术将帮助研究人员更好地了解光以及它如何在单光子的基础上与世界相互作用。这种级别的深入监控以前是无法实现的。因此，许多人相信这一突破将帮助人类更好地利用光的力量和速度来改善一切。

控制光子统计

这项研究提供了另一个好处，因为它是第一次开发出一种将光子分类为单个元素的可靠方法。此功能将使工程师能够创建能够确定强聚束到反聚束等状态的设备，以完成诸如在单光子水平上将光转换为电能等任务，从而确保新的效率时代。

研究人员

该项目背后的研究人员由瑞士巴塞尔大学的理查德·沃伯顿 (Richard Warburton) 领导。该团队成功展示了他们的光子筛选方法，现在寻求在未来几个月内扩大他们的研究。他们的工作建立在数十年的量子研究基础上，并将有助于推动量子研究的下一章。

两家可以受益的公司

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