单个量子点旋转的完整量子控制使用超快光学脉冲
David Press1, Thaddeus D Ladd, Bingyang Zhang
1E. L. Ginzton Laboratory, Stanford University, Stanford, California 94305, USA. dlpress@stanford.edu
Nature
|November 14, 2008
概括
研究人员使用超快光脉冲演示了量子点中电子自旋的完整量子控制. 这种全光学方法在皮秒时间尺度上实现任意单量子比特门,推进量子信息处理.
科学领域:
- 量子信息科学 量子信息科学
- 量子光学是一种量子光学.
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 量子信息处理需要精确控制量子比特状态.
- 量子点中的电子旋转是量子比特的有希望的候选者.
- 之前的旋转控制方法受到缓慢的时间尺度 (射频脉冲) 的限制.
研究的目的:
- 为了证明在量子点中对初始化电子自旋状态的完全连贯控制.
- 使用超高速光脉冲实现任意的单量子比特网关操作.
主要方法:
- 利用皮秒光学脉冲进行旋转操纵.
- 通过改变光脉冲强度来控制旋转角度,采用拉比振荡.
- 使用Ramsey干扰与两个连续的光脉冲用于旋转轴控制.
主要成果:
- 实现了六次拉比振荡,证明了对旋转角度的精确控制.
- 观察到高对比的拉姆齐干扰,显示对旋转轴的控制.
- 在皮秒时间尺度上完成任意单量子位门.
结论:
- 演示了一套完整的全光学单量子比特运算,用于量子点中的电子自旋.
- 皮秒光学脉冲使超快的量子控制成为可能,超越了以前的限制.
- 这项工作为先进的量子信息处理系统铺平了道路.
