可構(gòu)建量子技術(shù)的新型方法成功問世

據(jù)外媒報道，在一項新研究中，芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院和美國阿貢國家實驗室的研究人員宣布，他們可以直接控制兩種叫做微波光子和磁振子的量子粒子之間的相互作用。這種方法可能成為構(gòu)建量子技術(shù)的新方法，包括具有新功能的電子設(shè)備。

科學(xué)家們對量子技術(shù)寄予厚望，因為量子技術(shù)在過去十年中取得了飛躍式的發(fā)展，可能成為強大的新型計算機、超靈敏探測器，甚至 “防黑客 ”通信的基礎(chǔ)。但在擴大該技術(shù)的規(guī)模方面仍存在挑戰(zhàn)，該技術(shù)依賴于操縱最小的粒子，以利用量子物理學(xué)的奇怪特性。

兩種這樣的量子粒子是微波光子--形成我們已經(jīng)用于無線通信的電磁波的基本粒子--以及磁振子。磁振子是一種類似于粒子的實體的術(shù)語，它能形成科學(xué)家所說的 “自旋波”--在磁性材料中會出現(xiàn)波狀擾動，并可用于移動信息。

近年來，讓這兩種類型的粒子相互對話已經(jīng)成為經(jīng)典和量子信息處理的一個有希望的平臺。但這種相互作用被證明是不可能實時操縱的，直到現(xiàn)在?！霸谖覀儼l(fā)現(xiàn)之前，控制光子-磁振子相互作用就像向空中射箭一樣，”阿貢國家實驗室納米級材料中心的科學(xué)家、該研究的相應(yīng)作者張旭峰說?！耙坏┥涑?，就完全無法控制那支箭?！?/p>

該團隊的發(fā)現(xiàn)改變了這一點?！八袷窃隈{駛一架無人機，我們可以通過電子方式引導(dǎo)和控制它的飛行?！睆埿穹逭f。

通過智能工程，該團隊采用電信號周期性地改變磁振子振動頻率，從而誘發(fā)有效的磁振子-光子相互作用。其結(jié)果是，科學(xué)家們可以根據(jù)自己的意愿“調(diào)教”出有史以來第一個微波磁振子裝置。

該團隊的裝置可以在光子和磁振子之間傳遞信息時，隨時控制光子-磁振子相互作用的強度。它甚至可以完全打開和關(guān)閉相互作用。有了這種調(diào)整能力，科學(xué)家可以用遠超當前版本的混合磁振子裝置的方式處理和操縱信息。

“過去幾年，研究人員一直在尋找控制這種相互作用的方法，”張旭峰說。

該團隊的發(fā)現(xiàn)為基于磁振子的信號處理開辟了一個新的方向，應(yīng)該會帶來具有新功能的電子設(shè)備。它還可能實現(xiàn)量子信號處理的重要應(yīng)用，其中微波-磁振子相互作用正被探索為在不同量子系統(tǒng)之間傳輸信息的有前途的候選者。
責編AJX