Plataforma é baseado em quantum intercomunicação informações qubits , E fóton (Optical e microondas) são selecionados transportadora - até agora, a transmissão de estados quânticos entre qubits. No entanto, em alguns sistemas de estado sólido, como conhecido Phonon vibrações acústicas características do próprio material pode ser vantajoso. Em uma mesa de estudo sobre o "progresso científico" (A ciência avança) revista, a engenharia molecular americano, física e ciência dos materiais departamentos interdisciplinares b · Bienfeite (B. Bienfait) e colegas descrevem Por meio do canal de comunicação acústico emissão de certeza e captura de viagem fônons (fluxo), que realização Phonon estado quântico de transferência de coerência base.
Os cientistas Deixe transição fonão de bits de um dos quanta supercondutor (átomos artificiais) para outro qbit E durante o estudo nos dois canais Qubit entrelaçamento quântico (estado quântico de cada partícula não pode ser independente das outras partículas descrito estados quânticos) observado. Bienfait et ai proporciona uma nova abordagem para o sistema quântico MISTURADO sólido usando superfície Como o som wave comunicação quântica "boas vibrações" Para aplicações de fônons futuras.
(Círculo cartões foram adicionados aqui, por favor, vá para exibição do cliente manchetes de hoje)Fonões, ou mais especificamente, um fonões acústicas de superfície, tem sido proposto como um método de sistema quântico de estado sólido acoplado coerente remoto. Por exemplo, estrutura única ressonância acústica qubits supercondutores pode ser utilizado (descrito como um átomo artificial macroscópica, litograficamente-definido) são monitorados e controlados para gerar e medir complexo, som estável sub-estado.
No presente estudo, a determinação Bienfait relatado de captura e da superfície de transmissão linhas de fonões acústicos, permitindo desse modo que os dois supercondutor emaranhamento qbit quântico no aparelho experimental. Eles utilizaram a 2 mm de comprimento acústico canal de comunicação quântica na experiência, que permite um atraso de cerca de 500 nanossegundos é possível demonstrar e para recuperar a emissão de fonão. cientistas da eficiência 67% Razão observada entre os dois qubits supercondutores Transferência de Estado Quantum Por porção de transição de fonão, resultando numa Fidelidade de 84% Entanglement direito relógio. Num processamento de informação quântica distribuído, a onda electromagnética desempenha um papel único como um transportador entre os nós distantes informação quântica quântica.
Experimentos anteriores quantum usado microondas Photonics A uma extremidade distal da prova determinista e probabilística é gerada entre o qubit emaranhamento supercondutor, para atingir um 60% a 95% de emaranhamento confiança. Para alguns sólida Sistema Quantum , Tal como quantum dots ou do spin electrónico, as propriedades electrónicas de electrostático quântico definido (também referido como spintrônica ), E a forte interacção das vibrações acústicas do material hospedeiro (ou fonões) um corpo melhor do que uma selecção de fotões candidato. Por exemplo, a superfície phonon acústica (SAW) é considerado meios remotos universais sistema quântico acoplados. Estes também podem ser eficazmente fonões entre o forno de microondas e um conversor de frequência óptico, o forno de microondas e de fotões óptico Qubit ligado. Então, muitas pessoas após a emissão do experimento proposto papel serras coerente phonon e detecção de luz e o som é reproduzido com supercondutores bits quânticos para mostrar.
Os cientistas usaram pontos quânticos entre serras viagem fônons transferência eletrônica , De modo que um único serviço de transporte de transporte de electrões, acoplando-os a centros de azoto-vaga e mesmo rotação carboneto de unidade. Em trabalhos anteriores, os pesquisadores também projetou uma serra onda estacionária phonon coerente acoplado aos bits quânticos supercondutores, necessários para criar, detectar e controlar o estado quântico acústico. Portanto, Bienfait et al. Utilizadas neste estudo onda viajar (Tour) Phonon experimentos realizados Transmissão supercondutores estados quânticos entre dois qubits . Na parte acústico do dispositivo que tem a dois milímetros eficaz de Fabry - Perot espelho ressoador SAW espaçamento para gerar o tempo de viagem é de cerca de 0,5 microsegundos ([mu] S) fonões para viagens de uma maneira.
Por concepção, o sistema qbit e de Fabry - Perot fonões canal de acoplamento modo completamente injectado. Bienfait et ai, em seguida, acoplado aos dois frequências ressonantes ajustáveis Supercondutores qubits "Xmon" , Q1, Q2 e (em que "Xmon" foi introduzido pela primeira vez por Balun Zi qbit et ai), enquanto utilizando o outro dois acopladores ajustáveis G1 e G2 são acoplados com o controlo electrónico do mesmo. Os cientistas cada acoplador pode ser comutado a partir de um máximo dentro de poucos nanossegundos acoplados ao fechada para isolar os qubits. Cientistas sobre um substracto de safira desenho acoplador ajustável , Qubits e respectivo controle e a linha de leitura, enquanto que os ressoadores de ondas acústicas de superfície construídos em um único substrato de niobato de lítio. Para ressoadores de ondas acústicas de superfície, que utilizam dois espelhos acústicos.
centro de emissão acústica - ambos os lados dos meios receptores, cada um tem dois espelhos de Bragg (espelho dielétrico). Para os emissores acústicos, entre os quais a utilização de um transdutor digital de (IDT) está ligado a um portas eléctricas comuns. Os cientistas IDT aplicado a um impulso eléctrico, para formar dois impulsos de cadeia simétrica, movem-se no sentido oposto, que se reflecte no espelho, o Para completar uma viagem de volta no 508 nanossegundos . Bienfait et al qubits acoplado a controlar, o formato de domínio de tempo da IDT para facilitar a linha de fonão cavidade ressonante de emissão. Para caracterizar a experiência características de emissão, primeiros bits quânticos animado, e monitorar seu produto global decadência estado estado animado e animado como uma emissão phonon em conta.
Em seguida, os cientistas realizaram um Q1 bit quântico Single-fônons experimentos "ping-pong" Por experimentos mostrando emissão phonon móvel e captura. Nas experiências definir máximo G1 acoplador, G2, enquanto o fecho de engate para controlar a população de estados excitados de Q1 (PE). Estudos têm demonstrado que, na montagem experimental, a emissão continuou durante cerca de 150 nano-segundos, em seguida, Pe mantida a um nível próximo de transmissão de fonão zero. Após cerca de 0.5s, Bienfait et al. Pode recapturar phonon voltou , 67% de eficiência de captura em uma transmissão contínua, os cientistas observaram captura eficiência cai geometria, que eles atribuída à perda no trajecto acústico.
Em primeiro lugar ilustrado | preparação Q1 e, a libertação do sinal de controlo G1 e, subsequentemente, a recaptura metade fonão ressonador. Enquanto continuamente mudando um impulso é aplicado a 20MHz detuning Q1, muda a sua fase . (A), medido no momento da sequência de interrupção após t Q1 população estado animado, uma diferença de fase = 0 (quadrado) ou [PI] (círculo). A ilustração mostra a sequência de controlo. (B) como uma função da diferença de fase entre o fotão e a metade do produto semi-fonão , tf = Q10.65s estado final de Pe (T = tf). Os círculos são pontos experimentais, com base em uma linha quebrada é entrada - do modelo teórico da saída analógica. Image: Ciência
Depois reconstruir a matriz com curso de tempo, o lançamento da operação de captura única efectuado processo cromatográfico qubit quântica. Quando a interacção de dois corpos não está disponível, o quantum é o sistema de tomografia processo quântico mais adequado e mais eficaz método de análise. Posteriormente, os cientistas propriedades individuais de interferência quântica emissão bit phonon demonstrada e processo de captura . Uma vez que o decoherence (atenuação ou perda de um comportamento quântico das partículas de quantum) e emaranhamento mecânico sobreposto monitorização programas desafiantes, Bienfait semelhantes durante a preparação da transição estados Q1 é emitida fonões meia, após uma transição e Q1 com capturar novamente. tempo de captura cientistas é definida como a emissão de inversão, e a predição no aparelho experimental, os dois semi-quantitativo ou irá interferir destrutivamente
Chumbo para bits quânticos re-energizar, ou terá um impacto construtivo sobre as emissões totais. Como previsto, quando a reflectida Semi-phonon depósito de interferência construtiva neutrões acústicos emitidos semi no q1 reservatório é, a energia total transferido para a superfície do ressoador acústico, e a interferência destrutiva pode causar qubits reexcitação. Os cientistas usaram uma simulação de incluir perda de canal e dephasing qubit Para replicar observações experimentais, e sistema de simulação de qualquer desfasamento, devido a um defeito. BIENFAIT outras experiências utilizando o estado do canal de comunicação quântica acústica é gerada no emaranhamento remoto entre dois qubits. Os pesquisadores também demonstra Q1 e Q2 quântico entre a troca de dois qubits. Isto é possível, porque os cientistas podem mover sequencialmente armazenado até ressoadores de onda acústica de superfície três fonão.
Este processo tem uma alta taxa de fidelidade, os cientistas atribuída a qualquer desvio Perda da voz . Como antes, é gerado o uso de canal remoto entre o Q1 e Q2 Quantum entanglement para criar uma forma de sino . Bienfait et al provado por experimentos, limitado de Fabry - Perot ressonador fonões de libertação e de captura controladas, limitado pelas perdas acústicas, que é resultados clara e convincente. eles provar Emissão e processo de captura não é determinada pelo comprimento do ressonador, o mesmo processo é também aplicável a um dispositivo acústico não-ressonante. No geral, os cientistas descreveram em detalhes no Gerando experimento fidelidade emaranhamento entre dois qubits, Estes resultados serão Phonon atingir protocolo de comunicação substancialmente quântico Para estabelecer as bases.
Ícone (A) para o estado de canal de permuta de qbit, o impulso de controlo mostrado à esquerda. emaranhamento (B) acústica. | Sinal EQ1 primeiro controlo aplicado à meia libertação G1 do canal de fonão. Em (A) e (B), Q1 e Q2 são população redondo e quadrado estado animado enquanto medindo o tempo t. (C e D) de reconstrução de dois qubits esperado operador valor de poli (C) de Bell matriz densidade estado (D) em t = 0.65s. Esperado sobre a (C) e (D), uma linha a cheio representa os valores estado sino | = (| such + | general) / 2 -. Em (A) a (D), a linha quebrada é um resultado da simulação de transmissão limitada compreendendo um defeito qbit e eficiência. Image: Ciência
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