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量子光学器件

量子光学器件

量子逻辑门灯亮起

08 Aug 2003 IsabelleDumé.

美国的物理学家对制作量子计算机进行了另一个重要步骤。密歇根大学的邓肯钢铁和同事创造了一个使用两个电子孔对的逻辑门 - 也称为“excitons” - 在量子点(x li 等等。 2003 科学 301 809).

激子过渡

经典计算机处理二进制逻辑,正在处理的比特必须是“0” or “1”。另一方面,Quantum Computers利用量子颗粒同时利用量子粒子在两个或多个状态中的能力。量子位或“qubit” can therefore be “0” or “1”或两者的任何组合。这意味着Quantum计算机原则上可以以某些任务优于经典计算机。然而,到目前为止展示的所有量子计算机只包含了少数Qubits。

虽然已经用捕获的光子,原子和离子进行了Qubits,但通常认为它应该更容易地构建具有固态系统的工作装置。几个团队通过超导方法对固态量子计算进行了重大进展。现在,Michigan,密歇根州,海军研究实验室和加州大学San Diego的钢铁和同事已经展示了半导体量子点中的第一门全光量子栅极。

钢铁和同事在两种25nm铝镓玻璃器玻璃屏障之间延长了薄砷化镓层4.2nm厚度,以制备量子点。电子被捕获在点中,因为砷化镓层具有比周围材料更小的能带隙。当通过光激发时,点中的价带中的电子移动到更高的能量水平。兴奋的电子和‘hole’它落后于组合形成一个激子。该系统有四种状态:包含两个未激发电子的地面状态;包含一个激子的两个州;和一个包含两个激子(见图)的状态。两个单一激子状态可以彼此区分,因为激子有不同的偏振。

研究人员表明,它们可以在地面状态和单兴奋剂状态之间驾驶Rabi振荡,以及用激光器之间的单兴透耳态和Biexciton状态。特别地,他们表明量子点系统的行为类似于受控的门,其中一个量子位的值是反转的(不是操作)– and only if –其他qubit的值为1。

虽然将无法扩大系统,但该组织说,它们已经开发的许多思想和技术可以在许多基于量子点中的电子旋转Qubits的光学控制的量子计算方法中有用。

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