Квантовая электродинамика резонатора

Квантовая электродинамика полостей ( КЭД полости ) - это исследование взаимодействия между светом, заключенным в отражающей полости , и атомами или другими частицами в условиях, когда квантовая природа фотонов важна. В принципе, его можно использовать для создания квантового компьютера .

Случай одиночного двухуровневого атома в полости математически описывается моделью Джейнса – Каммингса и испытывает вакуумные осцилляции Раби. $|e\rangle |n-1\rangle \leftrightarrow |g\rangle |n\rangle$ , то есть между возбужденным атомом и $n-1$ фотоны, атом в основном состоянии и $n$ фотоны.

Если полость находится в резонансе с атомным переходом, полупериод колебаний, начинающийся без фотонов, когерентно меняет состояние кубита атома на состояние поля полости, $(\alpha |g\rangle +\beta |e\rangle )|0\rangle \leftrightarrow |g\rangle (\alpha |0\rangle +\beta |1\rangle )$ , и его можно повторить, чтобы снова поменять его местами; его можно использовать как источник одиночных фотонов (начиная с возбужденного атома) или как интерфейс между квантовым компьютером атома или захваченного иона и оптической квантовой связью .

Другие длительности взаимодействия создают запутывание между атомом и полем полости; например, четвертьпериода на резонансе, начиная с $|e\rangle |0\rangle$ дает максимально запутанное состояние ( состояние Белла ) $(|e\rangle |0\rangle +|g\rangle |1\rangle )/{\sqrt {2}}$ . В принципе, его можно использовать в качестве квантового компьютера , математически эквивалентного квантовому компьютеру с захваченными ионами , в котором фотоны полости заменяют фононы.

Нобелевская премия по физике [ править ]

Нобелевская премия по физике 2012 года была присуждена Сержу Арошу и Дэвиду Вайнленду за работу по управлению квантовыми системами. ^[1]

Гарош разделяет половину премии за разработку новой области, называемой квантовой электродинамикой полостей (CQED), согласно которой свойства атома контролируются путем помещения его в оптический или микроволновый резонатор. Гарош сосредоточился на микроволновых экспериментах и перевернул эту технику с ног на голову – используя CQED для управления свойствами отдельных фотонов. ^[1]

В серии новаторских экспериментов Гарош использовал CQED для реализации знаменитого эксперимента Шрёдингера с кошкой, в котором система находится в суперпозиции двух очень разных квантовых состояний, пока в системе не будет проведено измерение. Такие состояния чрезвычайно хрупкие, и методы, разработанные для создания и измерения состояний CQED, сейчас применяются для разработки квантовых компьютеров.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

Герберт Вальтер; Бенджамин Т.Х. Варко; Бертольд-Георг Энглерт; Томас Беккер (2006). «Квантовая электродинамика резонаторов» . Реп. прог. Физ . 69 (5): 1325–1382. Бибкод : 2006RPPH...69.1325W . дои : 10.1088/0034-4885/69/5/R02 . S2CID 122420445 . Микроволновые волны, атомы, проходящие через полость
Р. Миллер; Т.Е. Нортап; К.М. Бирнбаум; Бока; AD Бузер; Х. Дж. Кимбл (2005). «Захваченные атомы в полости КЭД: взаимодействие квантованного света и материи» . Дж. Физ. Б: В. Мол. Опция Физ . 38 (9): С551–С565. Бибкод : 2005JPhB...38S.551M . дои : 10.1088/0953-4075/38/9/007 . S2CID 1114899 . Оптические длины волн, атомы в ловушке

^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Джонстон, Хэмиш (9 октября 2012 г.). «Пионеры квантового контроля получили Нобелевскую премию по физике 2012 года» . Мир физики . Лондон . Проверено 9 октября 2013 г.

[HJon-1] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Джонстон, Хэмиш (9 октября 2012 г.). «Пионеры квантового контроля получили Нобелевскую премию по физике 2012 года» . Мир физики . Лондон . Проверено 9 октября 2013 г.

[1]