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《通过量子点在光学腔内的量子点实现控制的量子瞬态传输》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2017-11-08

  • 我们提出了一种受控的量子隐形传输方案，它基于飞行光子与量子点之间的相互作用(QDs)在单面和双侧腔内的相互作用。在我们的方案中，用户(Alice and Bob)可以通过一个仲裁程序(Trent)的控制和分发，通过安全的纠缠通道传送未知的状态。为了构建纠缠通道，Trent利用两个光子和QD -空腔系统的相互作用，该系统由一个单面腔内的带负电荷的QD(带负电荷的激子)组成。随后，Alice可以将在一个双侧腔内的QD内的电子自旋的未知状态传送到在一个由Trent的通道信息辅助的单面空腔内的Bob的电子自旋。此外，我们的方案使用qd -空腔系统是可行的高保真度，并且可以用现有技术进行实验实现。

    ——文章发布于2017年11月02日

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  • 《利用量子纠缠实现光学跃迁的量子增强传感》
    • 来源专题：量子信息科技
    • 编译者：于杰平
    • 发布时间：2023-10-12
    • 奥地利因斯布鲁克大学的研究团队利用有限范围相互作用产生的原子纠缠，显著提高了原子的光学跃迁测量精度，展示了量子增强传感器中的优势。对原子系统中量子态的控制已经实现了迄今为止最精确的光学原子钟。然而，它们的灵敏度目前受到标准量子极限的限制，这是量子力学为非关联粒子设定的基本下限。但是，当与纠缠粒子一起操作时，可以克服这一限制。该研究代表了将纠缠整合到大量粒子运行的原子光钟中的关键一步，并有望用于更好地保护束缚光学量子比特。该成果于8月30日发表在《自然》杂志上。  量子系统的观测总是受到一定的统计不确定性的影响。“这是由量子世界的本质造成的，”论文的第一作者Johannes Franke解释道，“纠缠可以帮助我们减少这些错误。”研究人员使用激光来调整排列在真空腔中的离子的相互作用并使其纠缠。他们在实验室中测试了纠缠粒子系综的测量精度。   因斯布鲁克大学理论物理系的Raphael Kaubrügger解释道：“近邻粒子之间的相互作用随着粒子之间距离的增加而减弱。因此，我们利用自旋交换相互作用来让系统表现得更具相干性。”实验产生的一维链中的所有51个粒子都相互纠缠在一起，并形成了所谓的自旋压缩量子态。  利用这一点，研究人员在Ramsey型干涉仪中证明了该量子态的计量优势。通过将51个离子纠缠在一起，测量误差相比于无关联粒子情形可以大致减半，低于标准量子极限3.2 ± 0.5 dB。此前，纠缠增强传感则主要依赖于无限长程相互作用，限制了其仅适用于某些量子平台。   通过他们的实验，研究团队能够证明量子纠缠使传感器更加灵敏。这项技术可以改善目前使用原子钟的领域，例如卫星导航或数据传输。 此外，这些先进的时钟可以为寻找暗物质或确定基本常数随时间变化等研究开辟新的可能性。 论文链接： https://www.nature.com/articles/s41586-023-06472-z https://www.nature.com/articles/s41586-023-06360-6 报道链接： https://phys.org/news/2023-08-quantum-entanglement-accuracy-advanced-sensors.html
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  • 《硅量子点技术可以推进量子电流标准》
    • 来源专题：计量基标准与精密测量
    • 编译者：李晓萌
    • 发布时间：2024-03-01
    • 近日，日本NTT公司和国家高级工业科学技术研究所（AIST）通过使用量子点成功创造稳定可靠的电流，在开发量子电流标准方面迈出了一步。这项研究通过确保微观世界的基本规则是一致的，并可用于同时为更多设备供电，从而提高当前的比较和乘法技术，从而对改进精确测量技术具有重要意义。这项研究涉及高级研究工程师（AIST）Shuji Nakamura、首席研究员Nobuhisa Kaneko、高级特聘研究员（NTT）Akira Fujiwara和特聘研究员Gento Yamahata之间的合作。 这项研究发表在美国化学学会出版的同行评审科学期刊《Nano Letters》上，可以在这里访问：具有百万分之一水平不确定性的太赫兹操作硅泵的普遍性和倍增性。 超精密测量技术在微制造、物理和化学等领域越来越重要。为了测量这些电流，使用了“电流标准”。如量子霍尔电阻标准和约瑟夫逊电压标准所示，该标准是通过利用量子力学现象连接电阻器和电压源来实现的。 这些标准通过欧姆定律联系在一起。然而，挑战在于，随着电流变小，测量的相对不确定性增加。这是精确测量的一个问题，尤其是对于纳安或更小的测量。NTT和AIST致力于应对这一挑战。这项研究和开发得到了日本科学促进会（JSPS）以及使用单电子控制开发量子标准和极限测量技术的支持。 NTT和AIST专注于单电子器件和精确电流测量技术，以对小电流进行精确测量。与此同时，NTT正在使用硅量子点2制定当前标准，开发最准确的电流产生技术。在这项研究中，他们将NTT的硅量子点器件与AIST的精密电流测量技术相结合。他们比较了两个独立的硅量子点通过的电流，并首次在全球范围内证实，这两个量子点的不确定性约为4×10^-7。通过将两个电流相加，他们成功地将电流增加了一倍，同时保持了较小的不确定性。这种精确的电流产生技术和电流比较技术将成为纳米安培以下微小电流测量的“标准”，并有助于提高半导体微制造、化学测量和辐射测量中的电流测量精度。 为了进行这项研究，NTT和AIST的科学家使用先进的微制造技术制造了两个微小的硅量子点（元素A和元素B），每个量子点的尺寸都只有几十纳米。这些装置是在NTT制造的，精确的电流测量是在AIST进行的。为了产生电流，首先向两个栅极施加负电压，在硅导线中产生量子点。然后，通过向其中一个栅电极施加正电压，硅线中的能垒降低，将电子引导到量子点中。通过调整电压，一系列操作不断地一个接一个地转移电子，产生电流。实验中显示的实际结果揭示了一个区域（电流平台），在该区域中，尽管电压发生变化，电流仍保持恒定。 NTT公司（NTT）和国家高级工业科学技术研究所（AIST）的合作代表了量子电流标准发展的重大进展。通过成功地利用硅量子点来产生稳定可靠的电流。研究人员解决了精确测量技术方面的挑战，特别是对于极小电流。这一成就不仅确保了微观世界基本规则的一致性，还具有同时为多个设备供电的潜力，为当前比较和乘法技术的进步铺平了道路。
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