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《声子干涉为新型量子计算奠定基础》

  • 来源专题：量子信息科技
  • 编译者： 于杰平
  • 发布时间：2023-06-27

  • 2023年6月8日，芝加哥大学Andrew Cleland团队首次实现了能够确定性地将单个声子转换为叠加输出态的声子分束器，且利用该相干过程演示了单声子干涉仪，并进一步实现了双声子干涉。该研究提出了一种可用于实现线性力学量子计算的新型固态系统，并给出了巡游声子和超导量子比特之间的直接转换，为混合计算系统的发展提供了重要机遇。该成果发表在《科学》杂志上。

    论文链接：

    https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg8715

    报道链接：

    https://phys.org/news/2023-06-phonons-quantum.html

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  • 《德国联邦物理技术研究院（PTB）研究团队开发的新型光学原子钟在比较测量中达到了创纪录的精度，为“秒”的重新定义奠定基础》
    • 编译者：李晓萌
    • 发布时间：2025-03-26
    • 下一代原子钟以激光频率为基准“滴答”计时，这比目前定义秒的铯原子钟的微波频率快约10万倍。这些光学钟目前仍处于试验阶段，但已经有一些光学钟的精度比现有铯原子钟高出百倍。因此，它们有望在未来成为国际单位制（SI）中秒定义的全球基础。然而，在此之前，这些光学钟需要通过反复测试和全球比较来证明其可靠性。德国联邦物理技术研究院（PTB）是全球领先的机构之一，已经实现了一系列不同类型的光学钟，包括光学单离子钟和光学晶格钟。 近日，一种新型的离子晶体钟也证明了其高精度，其测量时间和频率的潜力比目前实现SI秒的铯原子钟高出1000倍。这种新型离子晶体钟与其他光学钟进行了比较，并创下了新的精度纪录。研究人员在《Physical Review Letters》最新一期中报告了这次测量活动的结果。 在光学原子钟中，原子被激光光照射。当激光的频率完全正确时，原子会改变其量子态。在此过程中，所有外部对原子的影响必须被屏蔽或精确测量。在带有囚禁离子的光学钟中，这一点可以很好地实现。离子可以通过电场在真空中被定位到几纳米的范围内。由于出色的控制和隔离，这种钟非常接近理想的无干扰量子系统。因此，离子钟已经达到了超过小数点后18位的系统性不确定性。如果这样的钟从宇宙大爆炸开始计时，到今天最多只会慢一秒。 目前的离子钟使用单个离子运行。由于其信号较弱，需要在长达两周的时间内进行测量，才能确定这种水平的频率。为了充分发挥其潜力，甚至需要长达3年以上的测量时间。 在新开发的钟中，通过并行化大幅缩短了测量时间：在这种情况下，多个离子被同时困在同一个陷阱中，通常还会结合不同类型的离子。通过它们的相互作用，它们形成了一种新的晶体结构。德国联邦物理技术研究院（PTB）的物理学家Jonas Keller解释说：“这个概念还可以结合不同离子的优势。我们使用铟离子，因为它们具有实现高精度的良好特性。此外，为了高效冷却，晶体中还掺杂了镱离子。” 一个挑战是开发一种离子陷阱，它可以像单个离子一样精确地使用这种空间扩展的晶体作为钟。另一个挑战是开发实验方法，以在晶体内部定位冷却离子。研究小组负责人Tanja Mehlst?ubler的团队用新想法令人印象深刻地解决了这些问题：该钟目前达到了接近小数点后18位的精度。 为了与其他钟系统进行必要的比较，还纳入了PTB的两台光学钟和一台微波钟：一台镱单离子钟、一台锶晶格钟和一台铯喷泉钟。在这种情况下，铟钟与镱钟的比例首次达到了总不确定性低于重新定义秒所需的极限。 该概念承诺了一种具有高稳定性和精度的新一代离子钟。它也适用于其他类型的离子，并为进一步开发全新的钟概念提供了可能性，例如使用量子多体态或级联查询多个集合。 这些工作部分得到了德国研究基金会（DFG）的资助，作为卓越集群QuantumFrontiers和特殊研究领域DQ-mat的一部分。 文章信息： H.?N. Hausser, J. Keller, T. Nordmann, N.?M. Bhatt, J. Kiethe, H. Liu, I.?M. Richter, M. von Boehn, J. Rahm et al. : 115In+-172Yb+ Coulomb Crystal Clock with 2.5 × 10?18 Systematic Uncertainty. Phys. Rev. Lett. 134, 023201. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.023201
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  • 《印度国家量子任务（NQM）宣布建立四个量子主题中心（T-Hubs），以促进该国在量子计算、量子通信、量子传感和计量等方面的创新》
    • 编译者：李晓萌
    • 发布时间：2024-10-20
    • 作为印度国家量子任务（NQM）的重要一步，近日在新德里宣布了建立主题中心（T-Hubs）的选定主要机构，联合国务部长（独立负责人）科学技术部部长Jitendra Singh博士、地球科学国务部长（独立负责人）、原子能部和航天部人事、公众申诉和养老金部部长Jitensra Singh博士在场。 这些中心致力于推动量子研究和创新，将有助于将印度定位在全球量子技术革命的前沿，加强该国在最先进科学前沿的领导地位。 Jitendra Singh博士在宣布T-hubs时表示：“这些中心将处于研究和创新的前沿，为印度在量子计算、通信、传感、和材料方面的领导地位奠定基础。”。 他补充说，T-Hubs的主要优势之一是他们的多学科方法，汇集了来自物理、计算机科学、工程和材料科学等不同领域的专家，以推动量子技术的整体进步。 四个T-Hubs已在班加罗尔印度科学研究所（IISc）、马德拉斯印度技术研究所（IIT）以及新德里远程信息处理发展中心、孟买印度技术研究院（IIT，Bombay）和德里印度技术研究所在各机构设立，由14个技术小组组成。他们是通过竞争激烈的过程选出的，将专注于关键的量子垂直领域，分别确保量子计算、量子通信、量子传感与计量以及量子材料与器件的全面和稳健发展。 国家量子任务于2024年1月启动了提案征集（CFP），邀请领先的学术机构和研发中心提交四个关键量子垂直领域的项目。反响热烈，印度各地提交了384份提案。经过严格的评估过程，选出了17个提案，代表了量子研究的最高水平。来自印度43个机构的152名研究人员为这一非凡的国家努力做出了贡献，突显了该国在这一新兴领域发挥领导作用的集体雄心。 T-Hubs将推动量子技术开发、人力资源能力建设、创业和行业合作以及加强国际伙伴关系方面的重大进步。 每个T-Hub都将在Hub Spoke-Spke模式下运作，支持基于集群的研究项目网络（Spokes）和各个研究小组（Spikes）以及这些中心，以加强研究机构之间的协调，使它们能够汇集资源和专业知识。 印度政府首席科学顾问A.K.Sood教授强调了印度在国家量子任务（NQM）下量子技术的发展历程。他强调了量子科学基础研究的重要性，以及将这些发现转化为实际产品的必要性。Sood教授还敦促该领域的专家进行包容性的工作和有效的合作。 DST秘书Abhay Karandikar教授表示：“该任务促进了学术机构、行业、初创公司和政府实体之间的合作，以在这四个垂直领域播种、培育和扩大量子技术的研究。”。 NQM旨在通过提供必要的资金、基础设施和有利于合作和增长的环境来增强研究机构和初创企业的能力。为了进一步支持量子技术的发展，NQM制定了详细的指导方针，旨在培育这一新兴领域的初创企业。该任务还将促进关键的国家和国际伙伴关系，确保印度在建设研究人员能力的同时保持技术进步的前沿。 该任务将确保T-Hubs在整个任务期间的持续增长和发展，为印度在量子技术领域的领导地位奠定基础。这种方法将在全国范围内创建一个强大的研究倡议和合作网络，确保量子技术发展的全面增长。 参与T-Hubs的机构： 量子计算主题中心：班加罗尔印度科学研究所 涉及的机构：德里IIT、坎普尔IIT、鲁克IIT、孟买IIT、马德拉斯IIT、罗帕尔IIT、古瓦哈蒂IIT、巴特那IIT、海德拉巴BITS、钦奈IMSc、诺伊达JIIT、钦奈SETS、班加罗尔CDAC、印多尔IIT、特里凡得琅IISER、浦那IISER、班加罗尔RRI、NISER Bhubaneswar、孟买TIFR、海德拉巴TIFR和班加罗尔JNCASR。 量子通信主题中心：马德拉斯印度理工学院 参与机构：印度空间研究组织艾哈迈达巴德、印度空间研究组卫星中心、德里印度理工学院、坎普尔印度理工大学、哈拉格普尔印度理工学校、比莱印度理工教育学院、鲁克印度理工学学院、查谟印度理工研究所、蒂鲁帕蒂印度理工院校、巴特那印度理工校、印多尔印度理工高中、海德拉巴印度科学研究所、班加罗尔国际空间研究所、博帕尔印度科学研究所在、莫哈里印度科学研究院、班加罗尔印度研究所、普拉亚格拉杰印度科学研究所以、特里凡得琅印度科学技术研究所。 量子传感和计量专题中心：印度理工学院，孟买 参与的机构：班加罗尔国际学院、马德拉斯国际学院、德里国际学院、坎普尔国际学院、甘地讷格尔国际学院、博帕尔国际学院、罗帕尔国际学院，钦奈TCG CREST，孟买TIFR，海德拉巴TIFR，普拉亚格拉杰HRI，加尔各答IACS，果阿BITS，海得拉巴大学和SN Bose NCBS。 量子材料和器件主题中心：印度理工学院，德里 参与机构：孟买印度理工学院、马德拉斯印度理工大学、坎普尔印度理工学校、鲁克印度理工教育学院、哈拉格布尔印度理工学生会、布巴内斯瓦尔印度理工中学、德里DRDO学校、加尔各答IACS学校和浦那IISER学校。
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