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量子光学器件

量子光学器件

双量子传送里程碑是2015年物理世界的突破

11 Dec 2015

物理世界 2015年的突破前往加州科技大学的建 - 魏潘和朝阳·鲁,为合肥,是第一个实现同时衡量的三种固有特性的基本粒子 - 光子。其他九项成就是高度赞扬和涵盖从天文学到医疗物理的主题

量子传送器:朝阳鲁(左)和建伟潘赢了 物理世界 2015年的突破

虚构世界的代名词 星际迷航,传送的想法具有激情的科学家和公众。现实在1993年陷入了虚构的情况,当理论上,一群国际物理学家在理论上证明这一点 量子状态的传送完全是可能的,只要被复制的原始状态被销毁。因此,成功传送量子状态涉及进行系统的精确测量,将信息发送到远端位置,然后重建原始状态的无瑕疵副本。作为“no cloning”量子力学的定理不允许进行量子状态的完美拷贝,必须将其从一个粒子完全转移到另一个粒子上,使得第一粒子不再处于该状态。

完善而完美

换句话说,当第一粒子失去传送到另一个的所有属性时,完成完整和完善的转移。在1997年实现了光子旋转的第一实验传送,从那时起,已经转移了来自各种原子旋转,相干光场和其他实体的各种状态。但所有这些实验都仅限于传递单一的财产,并缩放到甚至两个性质的缩放已经证明了静脉壮大。

潘和卢’S团队现在同时转移了一个光子’S旋转(偏振)及其轨道角动量(OAM)到另一个光子的一定距离。传送实验通常需要一个“quantum channel”通过该转移实际发生。此频道通常是额外的一组“entangled” photons 量子状态有不可分割的链接 因此,对一个人立即影响了另一个变化。在这个实验中,这是一个“hyper-entangled”套装,两种颗粒同时缠绕在旋转和奥地姆(见 “两个量子属性首次传送在一起”)。

虽然可以延伸锅 ’在同时传送多个属性的方法,每个增加的属性都越来越困难 - 可能的限制是三个。为此需要实验控制10个光子的能力,而当前记录是八个。该团队目前正在努力改变,潘说他们“希望在几个月内达到10-光子纠缠”。还正在开发的替代方法可以让团队在三年内将其翻倍的两倍。“我们应该能够轻度传送三个单个光子或多个光子的自由度,” he adds.

同时传送多个态的能力对于完全描述量子颗粒是必要的,并且是朝向传送大于量子颗粒的任何东西的初步步骤。平移补充说“量子传送已被识别为正在进行的长距离量子通信的关键元素,提供不可用的安全性,超快量子计算机和量子网络 ”.

•观看我们的 Google+ Hoogout., 在哪里 physicsworld.com. 编辑哈米什约翰斯顿与平底锅和卢关于所有东西谈话

前10名由六个面板选择 物理世界 编辑和记者,以及判断包括前十名突破的标准

  • 研究的根本重要性;
  • 知识的重大进步;
  • 理论与实验之间的强大联系;和
  • 所有物理学家的一般兴趣。

现在,对于我们的九个亚军突破,下面在没有特别的秩序下列出。

第一次测量来自单个电子的回旋辐射

到了 项目8合作,用于测量在Krypton-83的β衰减期间发出的各个电子的回旋辐射。当电子通过磁场时发出这种辐射,并且允许团队对粒子发射的能量进行非常精确的测量。项目8现在努力提高测量的精度,因此可以使用它来计算物理学中最难以捉摸的量 - 电子抗替丁诺的质量在β腐烂期间也给出。

威尔末端终于发现了

普林斯顿大学的扎希德哈桑,MarinSoljačić,钟方和中国科学院洪明翁,以其对魏思的开创性工作。德国Mathematician Hermann Weyl 1929年预测了这些无阻塞粒子。独立地工作,由Hasan领导的团队,另一个由Fang和Weng领导的另一个领导,发现了QuasiPally的Quasipally Qualipale在半同时钽酰胺中表现为巨大的证据。 Soljačić和同事们在一个非常不同的材料中发现了Weyl Fermions的证据 - a“double-gyroid”光子晶体。 Weyl Fermions的无大量性质意味着它们可用于高速电子产品;并且因为它们是拓扑保护的散射,因此它们可以在量子计算机中有用。

物理学家要求‘loophole-free’响铃违规实验

到Bas Hensen,Ronald Hanson及代表代表德尔特理工大学的同事,用于测量贝尔’S不等式,同时没有局部和检测漏洞。他们的实验涉及钻石中的缠绕旋转,分开1.28公里,然后测量旋转之间的相关性。钻石之间的巨大分离和可以测量旋转的相对易于易于易于测量,实验是无环 - 空穴 - 并且其结果证实了看似奇异的量子机械缠结概念的存在。

首先从外延移动中检测到可见光

对于天体物理学和空间科学研究所和葡萄牙,法国,瑞士和智利的波尔图大学的Jorge Martins,是第一个测量从外出反射的光的高分辨率光谱特征。该团队在欧洲南部天文台中使用了高精度径向速度行星搜索器仪器’S La Silla观测台从51 Pegasi B的学习光 - 这是1995年首次发现的。使用他们开发的新技术,Martins和同事能够衡量地球’S质量,轨道倾斜和反射率,可用于推断出行星的组成’S表面和大气。

LHCB声称发现两个五角形

到了 LHCB在CERN的合作例如,为了表明五个夸克可以在称为Pentaquarks的颗粒中绑定在一起。首先在20世纪70年代预测到20世纪70年代的争议主题,今年在群众左右的两个五角形/c2 从LHC的质子碰撞中出现。两个信号的统计学意义大于9σ - 远高于5σ,这是粒子物理学中发现的金标准。

硫化氢是203k的最温暖的超导体

到Mikhail Eremets及其同事在Max Planck化学和Johannes Gutenberg大学 - 德国华美州 - 无论是在德国华美州的 - 用于发现一个在地球表面上自然发生的超导体的第一材料。该团队发现,硫化氢在1250万大气压下的极压下是203 k温度的超导体,比南极洲的最寒冷的温度为19 k温暖。虽然需要进一步的研究来了解为什么在这种材料中出现超导性,但发现可以铺平到超导体的神圣吊索:室温下超导的材料。

便携的‘battlefield MRI’走出实验室

在美国洛杉矶阿拉莫斯国家实验室的Michelle Espy及其同事,用于创建一个实用的便携式超级场磁共振成像(MRI)系统。与使用超导线圈产生非常高磁场的传统MRI系统不同,新系统依赖于远程位置更容易创建的更弱的字段。然而,这意味着系统必须能够检测使用超导量子干扰装置(鱿鱼)的多较弱的信号。凭借其低功耗需求和轻量级建设,该团队希望其原型设计很快就可以部署用于发展中国家的医疗中心,以及军事野外医院。

Fermionic显微镜看到第一次光线

在麻省理工学院的劳伦斯·齐克斯,马丁·Zwierlein和同事“fermionic microscope” - 一种能够在超替换气体中成像的设备,其能够在超级气体中成像。理解电子如何在材料中彼此相互作用,已经进行了大踏步进步。这已经通过冷却Fermionic原子来实现超薄温度,然后使用光和磁场来微调原子之间的相互作用。 Fermionic显微镜通过允许物理学家在气体冷却时观察各个费米数的行为进一步实现这一方法。研究人员可以使用新技术来观察原子之间的磁相互作用,并且甚至可以用于检测集合中的量子纠缠。

硅量子逻辑门是第一个

在澳大利亚和Keio大学的新南威尔士大学的安德鲁Dzurak,Menno Veldhorst及同仁,用于创建由硅制成的第一个量子逻辑器件。它们的受控 - 不是(CNOT)栅极是量子计算机的基本分量,并且使用常规半导体制造工艺进行。该设备使用电子旋转来存储量子信息,并且研究人员现在计划扩大技术以创建全级量子计算机芯片。

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