只是chillin' - 稳定量子计算机的分子

 作者:谷怄     |      日期:2019-02-04 06:15:04
通过Kate McAlpine激光冷却 - 一种将原子冷却到超冷温度的技术 - 首次扩展到分子这一进步有助于使分子量子计算机成为可能用激光冷却利用了原子行为的特定方面原子将吸收给定频率的光子,将能量转移到其电子中的一个,该电子被短暂地激活到激发态当它向下降回时,原子以随机方向发射光子,然后可以吸收另一个光子如果初始光子全部来自特定方向 - 沿着激光束 - 但发射的光子以随机方向离开原子,最终结果是原子向激光器传播得更慢原子或分子在低温下传播得更加缓慢,因此原子向激光器移动得更慢,因此在这个方向上温度较低接近绝对零需要几千个光子吸收和发射循环存在这样的风险:在一个周期内,原子可能会陷入“黑暗状态”,不会吸收激光器发出的窄频率范围内的光子正是由于这个原因,分子激光冷却很困难,耶鲁大学的David DeMille说原子具有相对简单的能量状态集,可以轻松避免黑暗状态但是分子具有更微妙的能量状态 - 它们原子之间的键合可以拉伸并挤压成一系列振动和旋转状态,其中一些状态是暗的在过去的十年中,已经发现一些分子容易占据相对较少的振动状态,并且存在使分子不会螺旋形成多个旋转状态的方法 “这些想法的结合是导致这一突破的原因,”DeMille集团的Edward Shuman说他和他的同事仔细选择了他们的分子,即使在超过100,000次循环之后也只能进入三种振动状态最好的候选者是极性分子,一侧带正电荷,另一侧带负电荷,称为氟化锶该团队首先使用冷氦气将其分子冷却至约4开尔文然后,他们使用过滤器去除特别高能或热分子,然后将它们引入15厘米长的镜子大厅,镜子反射三个冷却激光束主要的激光器冷却了分子,另外两个分子从不需要的振动状态中踢出分子,这样它们总能吸收主激光的光子当它们到达大厅的末端时,每个分子大约穿过激光束75次,吸收并发射500到1000个光子因此,在一个方向上,激光几乎冻结了原子的运动,使它们冷却到绝对零度以上的千分之一然而,从不同的方向看,原子保持4开尔文的运动特征 “实验上这是一个非常复杂的问题,DeMille集团非常勇敢地坚持不懈地解决这个问题,”科罗拉多州金矿学院的冷分子研究员林肯卡尔说 “看到这种技术扩展到氟化锶以外的其他分子将会很棒”该团队认为,分子激光冷却可以在三个维度上工作,使用更大的激光阵列来冷却不同方向的分子如果是这样的话,可以将得到的缓慢移动的分子加载到阵列中以形成量子计算机的信息寄存器纠缠允许量子比特或量子比特使用量子叠加来同时进行多个计算极性分子可以通过它们的电偶极子纠缠在一起,但它们的整体中性电荷使它们能够承受来自外部电磁场的干扰,因此分子量子计算机比具有带电离子的量子计算机更不容易受到电子干扰更多关于这些主题: