
在量子控制方面的最新发现,这一发现可能导致基于量子力学的超高速计算:他提到了没有能隙的光诱导超导电性。他提到了被禁止的超流量子节拍。他提到太赫兹速度对称破坏。
然后他退了回来,澄清了这一切。毕竟,物质和能量在太赫兹和纳米尺度上的量子世界-每秒数万亿个周期和十亿分之一米-对我们大多数人来说仍然是个谜。
爱荷华州立大学物理学和天文学教授王说:“我喜欢研究超导电性的量子控制,在当前最先进的量子计算应用中,超导电性超过千兆赫兹(或每秒数十亿次)的瓶颈。”他的研究得到了陆军研究室的支持。“我们用太赫兹光作为控制旋钮来加速超流。”
超导电性是电在没有电阻的情况下通过某些物质的运动。它通常发生在非常冷的温度下。想想-400华氏度的“高温”超导体。
太赫兹光是非常高频率的光。想想每秒数以万亿计的周期。它本质上是非常强大和强大的微波爆发,在非常短的时间内发射。
王和一组研究人员证明,这种光可以用来控制超导态的一些基本量子特性,包括宏观超流流动、破坏对称性和进入某些被认为被对称性所禁止的超高频量子振荡。
这听起来既深奥又奇怪。但它可能有非常实际的应用。
“光诱导的超级电流为量子工程应用中的紧急材料特性和集体相干振荡的电磁设计绘制了一条前进的路径,”王和几位合作者在该杂志刚刚发表的一篇研究论文中写道。自然光子学.
换句话说,这项发现可以帮助物理学家“通过轻推超流来创造出疯狂快的量子计算机”,王在研究小组的研究成果摘要中写道。
寻找方法来控制、获取和操纵量子世界的特殊特性,并将它们与现实世界的问题联系起来,是当今一项重大的科学推动。国家科学基金会已将“量子飞跃”纳入其未来研究和发展的“十大构想”。
“通过利用这些量子系统之间的相互作用,下一代传感、计算、建模和通信技术将更加准确和高效,”科学基金会对量子研究的支持的总结说。为了达到这些能力,研究人员需要了解量子力学,以观察、操纵和控制粒子和能量的行为,这些尺寸至少比人类头发的宽度小一百万倍。
王和他的合作者-来自爱荷华州,负责太赫兹仪器和实验的徐阳、Chirag Vaswani和梁洛;威斯康星大学麦迪逊大学的Chris Sundahl、Jong-Hoon Kang和Chang-Beom Eom,负责高质量超导材料及其特性的研究;阿拉巴马大学伯明翰分校的Martin Mootz和Ilias E.Perakis,负责建模和理论模拟-正在通过寻找新的宏观超流态和开发用于切换和调制的量子控制来推进量子前沿。
研究小组的研究总结说,从太赫兹光谱仪器中获得的实验数据表明,太赫兹光波调谐超流是一种通用的工具,“并且是推动量子功能在许多交叉学科中达到极限的关键”,例如科学基金会提到的那些。
因此,研究人员写道,“我们相信,可以公平地说,目前的研究为未来许多年通过太赫兹量子控制开辟了一个新的光波超导电子领域。”
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