【怎麼光可以把原子放在麻花】

八方

【怎麼光可以把原子放在麻花】

 

目標： 在計算中使用的貝賽爾波之一

物理學家已經採取另一步利用光的巨大未使用的潛力作為資訊載體。

在德國的研究人員計算如何"扭曲"光束可以影響通過梁的軌道角動量的氫原子內部電子。

團隊表示，儘管理論尚未確認在實驗室中，它的工作可能導致發展的新方式存儲和檢索量子資訊 — — 能在未來的量子電腦的運作中發揮關鍵作用的東西。

自旋角動量是熟悉的電磁波屬性和它引起了對光的偏振。

但是電磁波和確實產生的物質波也可以擁有什麼被稱為軌道角動量 (OAM)，這意味著光束波前螺旋繞其繁殖軸 （相對於其波前仍然對此軸成直角的平面波)。

這種一束了一個未定義的階段，因此在其中心有零強度。

在 1992 年首次觀察到，OAM 攜帶梁被稱為扭曲梁。

他們現在可以定期創建在實驗室使用的各種技術，其中包括特別全息圖和相板的使用。

在一些領域的研究，包括光通信中使用這些梁。

事實上，研究人員表明資訊攜帶梁的不同程度的 twistedness 可以通過玻璃光纖，同時傳輸所以增加連結的傳輸能力。

扭曲的量子比特

更多的未來派、 扭曲光束可能在量子電腦中使用。

這些是利用量子力學量子比特 — — 的 0 和 1 的疊加上操作的設備。這個想法將創建的兩個 OAM 態的量子比特。

量子資訊寫入電腦將涉及發射雷射光束組成的光子在 OAM 疊加在原子，所以將 OAM 轉移到原子和存儲的資料的集合。

讀了這些資料然後將涉及要編碼該梁的原子狀態 OAM 資訊照耀到原子上的第二個雷射光束。

在最新的工作中，奧利弗 Matula海德堡大學和同事的說明一般理論的扭曲的光束和原子之間的相互作用。

要這樣做，他們的發射電子的角分佈時計算一束光的扭曲影響和電離氫原子。

研究人員發現當原子放置靠近梁的中心時，角分佈明顯不同于那些會產生的傳入的平面波。

換句話說，光束將其 OAM 轉移到電子。

然而，當原子很遠梁的中心，原來電子分佈是類似于產生的平面波。

在這種情況下，扭曲的光束，研究人員得出結論，交流只與電子的自旋角動量。

貝塞爾光束

扭曲的強光燈和原子之間相互作用的理論說明已經發表在 2010 年由酒店蒙派特巴賽隆納自治大學和同事在西班牙。

但工作認為"傍"波的更有限的類，有小的橫向動力。

最新的工作是更普遍，因為它描述了所謂貝塞爾光束，不傳播作為他們傳播和有特色的強度設定檔的一系列的同心環組成的影響。

原則上，這些梁可以有任意橫動量。

Matula 的組計算，當接近傍軸限制紫外線的貝塞爾光束可以向氫原子不超過約 100 玻爾半徑 (一玻爾半徑是約 0.1 毫) 傳輸 OAM 從中心的光束，雖然在非傍軸狀態它可以這樣做為原子由 10,000 玻爾半徑從中心。

還在扭-光子 — — 物質相互作用的理論上工作，新奧爾良，美國杜蘭大學的詹姆斯 · 麥圭爾認為最新的工作是有可能會導致在量子資訊領域中的應用。

但他警告說，實驗證明了這和相關理論研究不會輕鬆。

他說，我們不是還在測試這些計算，雖然我很樂觀這可能發生在未來幾年內，不幸的是在此欄位中沒有更密切的關係的理論與實驗工作的人們之間。

強雷射脈衝

蒙派特也稱讚最新工作，他描述了作為"優秀論文"，並同意它將很難通過實驗驗證。

附近的 OAM 光束的旋渦的原子的電離需要非常強雷射脈衝遠遠超過今天的技術的極限，他說。

不過，他補充極端光基礎設施，在東歐，正在開發將有需要的強度。

即使有此試驗示範下褲腰帶，物理學家們仍將臉顯著增加額外的障礙在利用這種量子電腦內部的 OAM 轉讓。

為一件事，Matula 指出，目前的工作只認為與單個原子相互作用的光束扭轉並忽略也會出現量子電腦內的許多其他原子的影響。

此外，他說，思想需要考慮到底如何這種互動可適用于特定的量子演算法，如查明的編號的首要因素。

這項研究發表在雜誌的物理 b： 原子、 分子和光學物理.

關於作者

愛德溫 · 卡特是一個設在羅馬的科學作家

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Foct%2F15%2Fhow-light-can-put-atoms-in-a-twist