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德国MPL光学研究所精确定位单个稀土离子

导读: 近日,马普量子光学研究所(MPL)的专家团队于近期首次成功在晶体中精确定位单个稀土离子,并准确测量了其量子力学的能量状态。

  近日,马普量子光学研究所(MPL)的专家团队于近期首次成功在晶体中精确定位单个稀土离子,并准确测量了其量子力学的能量状态。这一研究使得在离子中存储量子信息成为可能,将对未来量子计算机的研发产生重大贡献。

  世界范围内,很多学者都在研究构建未来的量子计算机的模块。其中,量子系统是关键要素,量子点或光吸收缺陷(色心)是目前许多研究者关注的焦点。但是,稀土离子发出的光非常小,很难被检测到。借助精密激光和显微镜技术,专家们经过六年多的深入研究,在硅酸钇晶体中把3价镨离子(Pr3+)精确定位在几纳米,并以前所未有的精度测量了其光学特性。

  科学家们用激光来激发晶体中的单离子,并观察他们如何在一段时间之后以光线的形式再次放出能量。由于稀土离子受晶体的热学和声学振动影响不强烈,其部分能量状态异常稳定,需要一分多钟才回到基态,这比大多数今天研究的量子系统时间长数百万倍。量子信息存储在一个原子或离子的不同能量状态时,镨离子可作为量子计算机的存储器。

  将来研究人员用纳米天线和微谐振器把镨信号加强几百或几千倍,每秒响应的单个离子小于100个光子,届时离子的信号可以更容易地被看到。

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