最新发现纠缠原子原子之间令人惊讶的通信

威斯康星大学的一组物理学家确定了一种条件，在这种条件下，相对较远的原子以以前只能在更近的原子中看到的方式彼此通信，这种发展可能会应用于量子计算。物理学家的发现发表在最近的物理评论A上，为产生纠缠原子开辟了新的前景。纠缠原子是指长距离共享信息的原子，这对于量子通信和量子计算机的发展至关重要。威斯康星大学物理学教授、该研究论文资深作者、德尼兹亚武兹DeizYauz表示：建造量子计算机非常困难，因此一种方法是构建可以互相通信的较小模块。我们看到的这种效果可以用来增强这些模块之间的通信。当前的情况取决于光与绕原子运动的电子之间的相互作用。被光子撞击的电子可以被激发到更高的能量状态。但是电子讨厌多余的能量，因此它们通过发出称为衰变的光子来迅速释放出能量。释放出的光子所具有的能量少于使电子增强的那些能量，导致某些化学物质发荧光或某些水母具有绿色发光环的现象。亚武兹说：现在，如果有多个原子，这个问题将变得非常有趣。其它原子的存在改变了每个原子的衰变；它们彼此通信。如图所示在实验中，物理学家通过激光冷却原子至略高于绝对零度的方式固定了一组铷原子，然后以铷的激发波长照射激光以激发电子。例如，如果单个原子在1秒钟内衰减，那么一组相同类型的原子可能会在不到一秒钟或更长的时间内衰减。时间取决于条件，但是所有原子都以相同的速率衰变更快或更慢。到目前为止，仅当原子彼此之间的发射光的波长在大约一个波长之内时，才观察到这种相关性。对于研究人员所使用的铷原子，这意味着在780纳米之内，正好在红色和红外光波长之间的边缘。科学家们希望了解原子之间更大的距离将如何影响原子的衰变。如果主流观点正确，那么相距780纳米的两个很远的原子将像单个原子一样工作，每个原子都具有特征性的单原子衰变曲线。如图所示黑暗中的腔室的中心显示出微弱发光的铷原子。在实验中，他们首先通过激光冷却铷原子使其刚好略高于绝对零即原子运动停止的温度，从而固定了一组铷原子。然后，他们以铷的激发波长照射激光以激发电子，电子在发射780m特征光子时衰减。然后他们可以测量所发射光子随时间的强度，并将其与单个铷原子的衰变曲线进行比较。如图所示超高真空腔，其中原子被激光冷却并激发。亚武兹说：在我们的案例中，我们证明了原子的距离可能是波长的五倍，而这些基团效应仍然很明显，衰变的速度可能比原子本身处的衰变更快或更慢。我们展示的第二件事是，如果观察衰减的时间动态，它可以快速启动，然后变慢。它可以切换，而这种切换从未见过。如下图所示a实验示意图。实验在不锈钢超高真空室内进行。首先加载原子。加载后，原子被光学地泵入F=2的基面，原子被激发成F′=3，使用短而强的激光进行水平激发调节。使用光子计数器检测来自云的荧光；b相关能级图；c样品荧光轨迹黑色实线与激发脉冲强度轨迹红色虚线重叠，均以对数标绘。利用这些新的认知来建立原子之间的相关性，研究小组正在研究其发现的量子计算应用。他们正在研究哪种实验条件会导致不同类型的相关状态，从而导致量子信息的纠缠和有效传输。参考：Subadiaceadupeadiace-o-ubadiaceaiioidilueaomiccloud,PhyicalReiewA.DOI:10.1103/PhyReA.102.043708举报/反馈