美首次用微波让两个离子发生量子纠缠

美国科学家首次用微波替代常用的激光束,让两个独立的离子(带电原子)发生量子纠缠,这表明,智能手机中采用的微型化商用微波技术可取代量子计算机要求的房间大小的“激光器阵列”,这将大大减小量子计算机的“块头”。最新研究发表在8 月11日出版的《自然》杂志上。
量子计算机主要利用量子物理学的“奇异”规则来解决某些问题,量子纠缠对量子计算机的信息传输和纠错至关重要。离子可作为量子位(量子计算机中的最小信息单位)来存储信息。尽管包括超导电路(人造原子)等在内的量子位的其他“候选者”也能被微波在芯片上操作,但实验表明,离子量子位的表现更好,因为当粒子数量增加时,对离子进行控制的精确度更高且信息损失更少。
量子纠缠是多个粒子联动的状态,到目前为止制出量子纠缠需要高功率激光等大型装置。而微波作为无线通信的载体,同复杂且昂贵的激光源相比,微波元件更容易扩展和升级,以便科学家制造出利用成千上万个离子进行量子计算和模拟的实用设备。
此前,科学家们已成功使用微波实现了对单个离子的操控。现在,美国的科研人员首次借用微波让单个镁离子的“自旋”发生旋转并让一对离子自旋发生了纠缠。参与研究的迪特里希·莱布弗里得称,这是一套常见的量子逻辑操作,旋转和纠缠可按顺序组合以执行量子力学许可的任何计算。
在实验中,两个离子被电磁场“扣住”并在一个由镀在氮化铝衬底上的金电极组成的离子陷阱芯片上盘旋。有些电极会被激活,在离子周围制造出频率介于1GHz 到2GHz 之间、振动的微波辐射脉冲,微波产生了让离子自旋发生旋转的磁场。离子自旋能被看作是指向不同方向的细小条形磁铁,这些磁铁的方向是一种量子属性,可用来表达信息。
使用微波减少了因激光束指向、能量以及被离子诱导的激光器自发发射的不稳定所导致的错误。然而,科学家们仍然需要改进微波操作才能使实际的量子计算或量子模拟成为可能。在实验中,76%的时间发生了量子纠缠,超过了定义量子属性发生所要求的50%这个最低值,但仍然无法与由激光器操作离子达到的最高值99.3%相抗衡。
莱布弗里得表示：“最终,一台中等大小的量子计算机或许看起来由一部智能手机与激光笔一样的设备结合在一起形成,复杂的量子计算机可能和普通台式机一样大。”
摘自中科院高能所《科研动态快报》2011-8     

OA,让我们距离更近

《应用光学》杂志OA（开放存取）网站已于2006年7月18日开通，她是我国首家光学类OA网站。该网站主要涵盖：作者在线投稿和查稿；专家在线审稿；最新录用文稿和以往录用文章的PDF全文；作者可随时了解他们之心系，如文稿要求、征稿简则、栏目设置和作者本人稿件的进展情况等；可以查阅光电信息及动态；可以友情链接到中国期刊网、万方数据和光学薄膜在线等。诚挚欢迎光学领域的同行们免费上网查询、下载和引用。     

交叉学科与物理学的未来(选录)

本刊这一期,像上一期把关注投向应用,围绕电子信息技术这一广泛应用的领域刊出一组研究成果,旨在呼应当前产学研结合和跨学科协作的要求,选录当今若干主流的见解,以飨读者。值年终岁末,衷心祝愿一年来大力支持本刊的读者、作者朋友们元旦、新春快乐!     

关于两个讲座连载的通知

1.量子光学讲座 作者是美国费城Drexel大学物理系教育L.M.Nar-ducci.他1981年夏秋来华访问,并开了“量子光学”讲座.本文应本刊特邀而作,本刊将在第11卷的第9 期和第10期连载完.第9期载有“引言”和“共振荧光”两节,第10期载有“超荧光”、“光学双稳性”和“有序结构的产生”.二.傅量叶变换先学基本原理讲座 作着是北京大学物理系讲师钟锡华.本讲座曾在京内、京外开过若干次,反映很好,内容的分析和讲授的方法有独到之处.作者应本刊之邀撰写了八讲.本刊拟自第11卷的第8期至第12期的第3期连载完.各讲内容如下: 第一讲 光波衍射与波前变换:…     

第一届全国基础光学学术报告会简讯

第一届全国基础光学学术交流会于1982年6月24日至28日在河北省北戴河市举行.这次会议综合反映了我国有关基础光学的研究发展概况.会议在中国物理学会常务理事、中国光学学会副理事长、基础光学专业委员会主任张志三教授主持下召开,河北省科学院院长赵为一同志出席了会议. 会上共宣读论文80篇.内容包括:(1)光的基本理论与经典光学问题;(2)光谱学与激光光谱学;(3)激光物理学;(4)强光与非线性光学效应;(5)全息术及光学讯息处理;(5)大气光学与导波光学.不少报告涉及的问题远非一个学科的内容,表现了基础光学的研究巳渗入其它学科领域,形成跨学科…     

在感生电场中电势是否无意义?

在1982年第10期发表徐信洪《在感生电场中电势是无意义的》一文后不久,本刊陆续收到十几封信和稿件①,对该文进行了热烈的评论。限于篇幅,难以一一刊载,特将来稿综述如下。 首先,有作者指出,“该文题目的含义是对的”,(4)(5)“感生电场是非保守场,不能引入电势概念,这无疑是正确的”。(6)来稿大多数对此不表示异议,(5)(7)(9)(10)(13)但对徐文给感生电场下的定义,以及认为“有的书籍编入了一些有概念错误的习题和例题”,提出了不同的看法。 徐文认为感生电场分两种情形,第一种是由于导体在磁场中切割磁感应线,而在导体中产生的。来稿指出,(3)…     

热情欢呼CSIAM成立

三十多年辛勤的探索实践,架起了一座沟通中国数学界与工业界的桥梁;社会主义建设的蓬勃发展,造就了一支联系中国数学界与工业界的队伍。随着我国现代化步伐的加快,这座桥梁、这支队伍将发挥越来越大的作用。     

《工程热力学与节能》和《热机气动热力学》两个学术会议简讯

1981年8月18日至24日在厦门鼓浪屿同时召开了《工程热力学与节能》和《热机气动热力学》两个专业性学术会议,是由中国工程热物理学会与中国航空学会联合召开的. 出席这两个学术会议的正式代表与列席代表共154人.其中论文作者104人,大部份都是中年科技人员,也有部分老科学家和年青科技工作者以及刚毕业的研究生.中国工程热物理学会与中国航空学会动力专业委员会的领导人吴仲华、宁榥、王宏基、张世英等同志出席并领导了这两个学术会议.福建省科委、福建省科协、福建省机械工业厅、厦门市科委和厦门市科协等均派代表参加了这次会议.另外,有关部委、院校、工厂、科研单位、出版情报机构等共有23人列席了这次会议.     

《强激光与粒子束》“全固态激光技术”专辑征稿启事

自1960年第一台激光器问世以来,我国的激光科学技术随之迅速发展,独立自主的在激光器有关理论、实验研究、应用领域开展了广泛而深入的研究,取得了辉煌的成就。全固态激光器集中了传统固体激光器和半导体激光器的优势于一身,具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、易操作、运转灵便(连续/重复率/长/短脉冲)、易智能化、无污染等优点,成为目前最具潜力的新一代激光源之一,且是目前我国在国际上为数不多的从材料源头直到激光系统集成拥有整体优势的高技术领域之一,具备了在部分领域加速发展的良好基础。