معرفی مدل جدیدی از افزاره‌های کوانتوم فتونیکی برپایه اربیتال

در یک پیشرفت قابل توجه برای محاسبات کوانتومی، یک تیم تحقیقاتی آلمانی-چینی با موفقیت یک حالت برهم نهی کوانتومی را در یک نانوساختار نیمه هادی ایجاد کردند. این تیم با استفاده از دو پالس لیزری نوری با طول موج کوتاه کالیبره شده با دقت، یک کیوبیت را در یک نقطه کوانتومی در نیمه هادی تولید کردند. این دستاورد برای محاسبات کوانتومی بسیار مهم است زیرا حالت‌های برهم نهی برای کیوبیت‌ها که می‌توانند همزمان در هر دو حالت «۰» و «۱» وجود داشته باشند، اساسی هستند

پیش از این القای چنین حالتی، به یک لیزر الکترون آزاد در مقیاس بزرگ نیاز داشت که در محدوده تراهرتز نور ساطع می کرد، اما طول موج چنین لیزری تمرکز دقیق بر روی نقطه کوانتومی را دشوار می کرد.

تیم تحقیقاتی فعلی با استفاده از دو پالس لیزر نوری در نسبت‌های خاص به یکدیگر بر این چالش غلبه کردند. آنها در ابتدا یک جفت الکترون-حفره در نقطه کوانتومی را با اولین لیزر برانگیختند و شبه ذره ای متشکل از دو حفره و یک الکترون ایجاد کردند. متعاقباً، لیزر دوم فرآیند اوگر تابشی را آغاز کرد و یکی از حفره‌ها را به یک سری از حالت‌های انرژی بالاتر ارتقا داد.

از طریق پالس های لیزری تنظیم شده، محققان برهم نهی بین حالت پایه حفره و حالت انرژی بالاتر ایجاد کردند که به حفره اجازه می دهد به طور همزمان در هر دو حالت وجود داشته باشد.

منبع 
 

Reference: “Coherent control of a high-orbital hole in a semiconductor quantum dot” by Jun-Yong Yan, Chen Chen, Xiao-Dong Zhang, Yu-Tong Wang, Hans-Georg Babin, Andreas D. Wieck, Arne Ludwig, Yun Meng, Xiaolong Hu, Huali Duan, Wenchao Chen, Wei Fang, Moritz Cygorek, Xing Lin, Da-Wei Wang, Chao-Yuan Jin and Feng Liu, 24 July 2023, Nature Nanotechnology.
DOI: 10.1038/s41565-023-01442-y