康奈尔大学的研究人员已经证明,声波可用于控制电子在钻石晶格缺陷周围的运动,该技术可以潜在地提高量子传感器的灵敏度并可用于其他量子设备。
量子信息技术的进步需要找到控制电子和其他微观粒子的新方法。在一篇题为《强驱动极限下缺陷轨道状态的相干声学控制》的文章中,应用与工程物理学教授 Gregory Fuchs和他的博士后研究员 Brendan McCullian 与艺术与科学学院物理学教授 Erich Mueller 和他的博士生 Vaibhav Sharma 合作,设计了一个声波可以驱动电子轨道之间“量子跳跃”
该研究成果发表在PRX Quantum杂志上。
McCullian 在钻石芯片表面制造了一个微型扬声器,其工作频率与电子跃迁完全匹配。使用与磁共振成像类似的技术的技术,他能够演示钻石芯片内部单个电子的相干控制。
量子比特(传统计算机中比特的量子模拟)必须保持一致性或稳定状态才能发挥作用。这种一致性非常脆弱,很容易因环境波动而丢失,例如当附近的电子从一个位置跳到另一个位置时。多年来,科学家们一直使用一种称为自旋共振的技术来延长量子比特的相干时间,该技术使用微波和磁场来改变电子行为。Fuchs 和他的团队试图将这项技术扩展到声学领域并提高轨道的一致性。
“我们用一种与自旋共振有些类似的方式,以声学方式驱动轨道状态,然后使用现有的自旋共振技术工具箱来研究该轨道状态的相干性,”福克斯说。“我们非常感兴趣,我们可以做一个轨道版本的自旋共振:利用我们从自旋共振中了解到的工具——例如,相干控制和拉比振荡——以及几千兆赫的声学谐振器,将其映射到轨道状态上,看看这些技术是否仍然有效。”