공동 양자 전기역학

공동 양자 전기역학(cavity QED)은 광자의 양자 성질이 중요한 조건에서 반사 공동에 갇힌 빛과 원자 또는 다른 입자 사이의 상호작용에 대한 연구입니다.그것은 원칙적으로 양자 컴퓨터를 만드는데 사용될 수 있다.

캐비티 내 단일 2레벨 원자의 경우는 Jaynes-Cummings 모델에 의해 수학적으로 기술되며, 들뜬 $원자$와 $1-display$ 1$$ ${\displaystyle \mathrm{사이}}$에 있는 진공 라비 ${\displaystyle 진동}$ e$display$n - ${\displaystyle 1}$$$${\displaystyle display}$ n$$display n ${\displaystyle display}$ n display n display n display n$$$display$ n display $n$display n display n display n $display$ n $display$ n display n display n${\displaystyle }$display n display n display n display n display n display n $display$ n $display$ n display n display n display n display n display n display n display n display n display n display n 그라운드 상태의 $원자{\displaystyle }$ 및$$n\$displaystyle$ n$$광자.

공동이 원자 천이와 공명하는 경우, 광자가 없는 상태에서 시작하는 반주기의 진동은 원자 큐비트 상태를 일관되게 공동${\displaystyle }$장(${\displaystyle \alpha }$ g${\displaystyle \delta }$ + ${\displaystyle \beta }$ e${\displaystyle \delta \mathrm{}}$ ) 0${\displaystyle \delta }$ ${\displaystyle \leftrightarrow }$ g${\displaystyle \delta }$ ($α$ 0$δ$ + $β$ 1${\displaystyle }$δ$$) \ $display$ style (\$alpha grangle +\row$ 0 β$e$\rangle 0) \$rangle right$ right $rangle$로 전환한다$.$$rangle +\discript$ 1$\rangle$)를 반복하여 다시 교환할 수 있습니다.이것은 단일 광자 소스(여진 원자로부터 시작), 원자 또는 포획 이온 양자 컴퓨터와 광학 양자 통신 사이의 인터페이스로 사용할 수 있습니다.

기타 상호작용 지속시간은 원자장과 캐비티 필드 사이에 얽힘이 생깁니다.예를 들어 e${\displaystyle 0\mathrm{}}$ 0$$ \ $displaystyle e$ \ $rangle$ 0 \ $rangle$}부터 시작하는 4분의 1 사이클은 최대 얽힘 상태(${\displaystyle 벨}$ 상태$){\displaystyle }$ (${\displaystyle e\mathrm{}}$0 0${\displaystyle g}$ + ${\displaystyle g\mathrm{}}$1 1${\displaystyle /}$ )$$/ ${\displaystyle 2\sqrt{\mathrm{}}}$ ($e\ displaystyle 0$ \ $rangle$ 0 \ $rangle$ $+ l$ )$e$ 1 \ $rangle$ ) / { \ $sqrt {$}$$。이것은 원칙적으로 양자컴퓨터로 사용할 수 있으며, 포논을 대체하는 캐비티 광자를 가진 포획 이온 양자컴퓨터와 수학적으로 동등합니다.

노벨 물리학상

2012년 노벨 물리학상은 양자계를 ^[1]제어한 세르게 하로체와 데이비드 윈랜드에게 수여되었다.

하로체는 1944년 모로코 카사블랑카에서 태어나 1971년 파리의 피에르 에 마리 퀴리 대학에서 박사학위를 취득했다.그는 공동 양자 전기 역학 (CQED)이라 불리는 새로운 분야를 개발한 것에 대해 상을 절반씩 받았습니다. 이 분야에서는 원자의 특성이 광학 또는 극초단파 공동에 놓임으로써 통제됩니다.Haroche는 마이크로파 실험에 초점을 맞추어 각각의 광자의 특성을 제어하기 위해 ^[1]CQED를 사용하여 기술을 전환했습니다.

일련의 획기적인 실험에서, Haroche는 시스템이 측정이 이루어질 때까지 매우 다른 두 양자 상태의 중첩 상태에 있는 슈뢰딩거의 유명한 고양이 실험을 실현하기 위해 CQED를 사용했습니다.이러한 상태는 매우 취약하며, CQED 상태를 만들고 측정하기 위해 개발된 기술은 현재 양자 컴퓨터 개발에 적용되고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

• 회로 양자 전기 역학
• 초전도 무선 주파수
• 다이케 모형

레퍼런스

• Herbert Walther; Benjamin T H Varcoe; Berthold-Georg Englert; Thomas Becker (2006). "Cavity quantum electrodynamics". Rep. Prog. Phys. 69 (5): 1325–1382. Bibcode:2006RPPh...69.1325W. doi:10.1088/0034-4885/69/5/R02. 마이크로파장, 공동을 통과하는 원자
• R Miller; T E Northup; K M Birnbaum; A Boca; A D Boozer; H J Kimble (2005). "Trapped atoms in cavity QED: coupling quantized light and matter". J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38 (9): S551–S565. Bibcode:2005JPhB...38S.551M. doi:10.1088/0953-4075/38/9/007. 광학 파장, 원자 포획