17:32 2022-05-23
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Emularea impulsurilor laser „unipolare” imposibile deschide calea pentru procesarea informațiilor cuantice
_ Emularea unui laser „unipolar” imposibil impulsurile deschide calea pentru procesarea informațiilor cuantice
Un impuls laser care ocolește simetria inerentă a undelor luminoase ar putea manipula informațiile cuantice, aducându-ne potențial mai aproape de calculul cuantic la temperatura camerei.
Studiul. , condus de cercetători de la Universitatea din Regensburg și de la Universitatea din Michigan, ar putea, de asemenea, să accelereze calculul convențional.
Calculul cuantic are potențialul de a accelera soluțiile la probleme care trebuie să exploreze mai multe variabile în același timp, inclusiv descoperirea medicamentelor, predicția vremii și criptarea pentru securitatea cibernetică. Biții de computer convenționali codifică fie 1, fie 0, dar biții cuantici, sau qubiții, pot codifica pe ambii în același timp. Acest lucru le permite, în esență, computerelor cuantice să lucreze prin mai multe scenarii simultan, mai degrabă decât să le exploreze unul după altul. Cu toate acestea, aceste stări mixte nu durează mult, așa că procesarea informațiilor trebuie să fie mai rapidă decât o pot aduna circuitele electronice.
În timp ce impulsurile laser pot fi folosite pentru a manipula stările energetice ale qubiților, sunt diferite moduri de calcul. posibil dacă purtătorii de încărcare utilizați pentru a codifica informațiile cuantice ar putea fi mutați, inclusiv o abordare la temperatura camerei. Lumina terahertz, care se află între radiația infraroșie și cea cu microunde, oscilează suficient de repede pentru a oferi viteza, dar forma undei este, de asemenea, o problemă. Și anume, undele electromagnetice sunt obligate să producă oscilații atât pozitive, cât și negative, care se însumează la zero.
Ciclul pozitiv poate muta purtătorii de sarcină, cum ar fi electronii. Dar apoi ciclul negativ trage încărcăturile înapoi la locul în care au început. Pentru a controla în mod fiabil informațiile cuantice, este necesară o undă luminoasă asimetrică.
„Optimul ar fi o „undă” complet direcțională, unipolară, deci ar exista doar vârful central, fără oscilații. Asta ar fi visul. Dar realitatea este că câmpurile luminoase care se propagă trebuie să oscileze, așa că încercăm să facem oscilațiile cât se poate de mici", a spus Mackillo Kira, profesor de inginerie electrică și informatică U-M și lider al aspectelor teorice ale studiază în Light: Science & Applications.
Din moment ce valurile care sunt numai pozitive sau numai negative sunt fizic imposibile, echipa internațională a venit cu o modalitate de a face următorul lucru cel mai bun. Ei au creat o undă unipolară efectiv cu un vârf pozitiv foarte ascuțit, de amplitudine mare, flancat de două vârfuri negative lungi, de amplitudine mică. Acest lucru face ca vârful pozitiv să fie suficient de puternic pentru a muta purtătorii de sarcină, în timp ce vârfurile negative sunt prea mici pentru a avea un efect prea mare.
Au făcut acest lucru prin proiectarea cu atenție a nanofoilor unui semiconductor de arseniură de galiu pentru a proiecta emisia de teraherți prin mișcare. de electroni și găuri, care sunt în esență spațiile lăsate în urmă atunci când electronii se mișcă în semiconductori. Nanofoile, fiecare aproximativ la fel de groase ca o miime de păr, au fost făcute în laboratorul lui Dominique Bougeard, profesor de fizică la Universitatea din Regensburg din Germania.
Apoi, grupul lui Rupert Huber, de asemenea, profesor de fizică la Universitatea din Regensburg, a stivuit nanofoaiele semiconductoare în fața unui laser. Când pulsul în infraroșu apropiat a lovit nanofoaie, a generat electroni. Datorită designului nanofoilor, electronii au acceptat separarea de găuri, așa că au împins înainte. Apoi, tragerea din găuri a atras electronii înapoi. Pe măsură ce electronii s-au alăturat găurilor, ei au eliberat energia pe care au preluat-o din pulsul laser, ca un semiciclu puternic pozitiv de teraherți precedat și urmat de un semiciclu negativ slab și lung.
„Emisia rezultată în teraherți este uimitor de unipolară, un singur semiciclu pozitiv atingând un vârf de aproximativ patru ori mai mare decât cei doi negativi”, a spus Huber. „Lucrăm de mulți ani la impulsuri de lumină cu cicluri de oscilație din ce în ce mai puține. Posibilitatea de a genera impulsuri de teraherți atât de scurte încât să cuprindă efectiv mai puțin de un singur ciclu de semi-oscilație a depășit visele noastre îndrăznețe.”
< În continuare, echipa intenționează să folosească aceste impulsuri pentru a manipula electronii din materialele cuantice la temperatura camerei, explorând mecanisme de procesare a informațiilor cuantice. Impulsurile ar putea fi, de asemenea, folosite pentru procesarea ultrarapidă a informațiilor convenționale.„Acum, că știm factorul cheie al impulsurilor unipolare, putem fi capabili să modelăm impulsurile terahertzi pentru a fi și mai asimetrice și adaptate pentru controlul semiconductorilor. qubits”, a spus Qiannan Wen, Ph.D. student în fizică aplicată la UM și co-prim-autor al studiului, împreună cu Christian Meineke și Michael Prager, Ph.D. studenți la fizică la Universitatea din Regensburg.
Comentarii:
Adauga Comentariu