摘要:自本世纪初以来,频率梳发生器已经重塑了频率计量学和相关领域。自首次实现以来的二十多年里,已经展示了几种在任何光谱区域生成频率梳的其他方法,每种方法都有其独特的特性。这种趋势引发了对定量评估新梳实现与理想梳的接近程度的需求,这一特性在本文中被称为梳状性。我们将简要回顾新型频率梳源这一非常活跃的领域,并针对具体应用描述最近开发的技术,用于定量评估新旧频率梳的关键参数。最后,我们将尝试勾勒出这个新兴研究领域的未来发展方向。
日本福冈——在《Science Advances》杂志上发表的一项研究中,九州大学工程学院副教授柳井伸宏领导的一组研究人员与九州大学宫田清副教授和神户大学小堀康弘教授合作,报告称他们已经在室温下实现了量子相干性:量子系统能够随着时间的推移保持明确状态而不受周围干扰影响的能力。这一突破是通过将发色团(一种吸收光并发射颜色的染料分子)嵌入金属有机骨架(MOF,一种由金属离子和有机配体组成的纳米多孔晶体材料)中实现的。他们的发现标志着量子计算和传感技术的重大进步。虽然量子计算被定位为计算技术的下一个重大进步,但量子传感是一种利用量子比特(经典计算中比特的量子类似物,可以存在于 0 和 1 的叠加中)量子力学特性的传感技术。可以采用各种系统来实现量子比特,其中一种方法是利用电子的固有自旋(与粒子磁矩相关的量子特性)。电子有两种自旋状态:自旋向上和自旋向下。基于自旋的量子比特可以存在于这些状态的组合中,并且可以“纠缠”,从而允许从另一个量子比特推断出一个量子比特的状态。通过利用量子纠缠态对环境噪声极其敏感的特性,量子传感技术有望实现比传统技术更高的分辨率和灵敏度的传感。然而,到目前为止,将四个电子纠缠并使其对外部分子作出反应,即使用纳米多孔 MOF 实现量子传感一直具有挑战性。值得注意的是,发色团可用于在室温下通过称为单重态裂变的过程激发具有所需电子自旋的电子。然而,在室温下会导致存储在量子比特中的量子信息失去量子叠加和纠缠。因此,通常只有在液氮水平温度下才能实现量子相干性。为了抑制分子运动并实现室温量子相干性,研究人员在 UiO 型 MOF 中引入了基于并五苯(由五个线性稠合苯环组成的多环芳烃)的发色团。“这项研究中的 MOF 是一种独特的系统,可以密集地积累发色团。此外,晶体内的纳米孔使发色团能够旋转,但角度非常受限,”Yanai 说道。
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高维状态的量子叠加可以提高加密协议的计算速度和安全性。然而,层析成像过程的指数级复杂性使得这些属性的认证成为一项具有挑战性的任务。在这项工作中,我们使用由飞秒激光写入技术制造的六模通用光子处理器实现的成对重叠测量,通过实验认证了针对不断增加的维度的量子系统的相干性见证。特别是,我们展示了所提出的相干性和维度见证对于维度高达 5 的量子位的有效性。我们还展示了在量子询问任务中的优势,并表明它是由量子语境性推动的。我们的实验结果证明了这种方法对于可编程集成光子平台中量子属性认证的有效性。
量子物理学的一个基本概念,维格纳-亚纳斯信息,在这里被用作与生物磁感应有关的自旋相关自由基对反应中量子相干性的量度。该量度与反应产量的不确定性有关,并且与用于生物化学传递磁场变化的细胞受体-配体系统的统计数据有关。可测量的生理量,例如受体数量和配体浓度的波动,被证明反映了引入的单重态-三重态相干性的维格纳-亚纳斯量度。得出了将生物资源和生物性能系数的乘积与维格纳-亚纳斯相干性联系起来的量子生物不确定性关系。这种方法可以作为在细胞环境中对量子相干效应的一般搜索。
量子相干性是量子力学中的一个基本概念,代表了将量子力学与经典物理学区分开的最基本特征之一。量子相干性是多粒子干扰和量子纠缠的基础。它也是量子光学,量子信息等各种物理现象的重要成分。近年来,通过基于资源理论框架的量子相干测量方案的提议,已广泛研究了量子相干性作为量子资源。本文回顾了量子相干性的资源理论,并介绍了量子相干性在量子计算,量子信息和跨学科领域的重要应用,尤其是在量子热力学和量子生物学中。量子相干性及其应用仍在探索和开发。我们希望这篇评论可以为相关研究提供灵感。
Chang等。 8读数为14.5±2。 为简单起见,我们将这些解决方案称为“ pH 14解决方案”。Chang等。8读数为14.5±2。为简单起见,我们将这些解决方案称为“ pH 14解决方案”。
固态自旋缺陷,尤其是可能实现长相干时间的核自旋,是量子存储器和传感器的有力候选者。然而,由于其固有四极子和超精细相互作用的变化,它们当前的性能仍然受到失相的限制。我们提出了一种不平衡回波来克服这一挑战,即使用第二个自旋重新聚焦这些相互作用的变化,同时保留存储在核自旋自由演化中的量子信息。不平衡回波可用于探测材料中的温度和应变分布。我们开发了第一性原理方法来预测这些相互作用的变化,并揭示它们在较大温度和应变范围内的相关性。在金刚石中大约 10 10 个核自旋的集合中进行的实验表明,受其他噪声源的限制,失相时间增加了 20 倍。我们进一步通过数值表明,我们的方法可以重新聚焦比我们实验中更强的噪声变化。
摘要:电子或核自旋,例如金刚石中的无机“氮空位”中心和硅中的其他缺陷,代表了一种很有前途的量子比特(量子位),可用于量子信息处理、数据存储以及量子传感。然而,实现大量自旋作为量子比特的可扩展和空间定义的组织仍然具有挑战性。因此,开发新材料和新技术来调节自旋-自旋距离和相互作用对于保持量子相干性和实现自旋量子比特之间的相干信息交换起着重要作用。本文,我们报告称,可以通过嵌段共聚物自组装策略实现有机自由基作为电子自旋的空间定义组织。我们证明了有机发光自由基自旋的量子相干性和自旋晶格弛豫可以通过使用一个定义明确的星形嵌段共聚物库来轻松调节,该嵌段共聚物的中心含有一个共同的三[4-(对-苄基)-2,6-二氯苯基]甲基自由基核心,通过可控的开环聚合从中接枝二嵌段聚酯。对两种聚酯嵌段的不兼容性和体积比进行微调不仅可以产生一系列自组装模式(即球体、圆柱体、薄片和螺旋体),自旋在纳米尺度上发生相分离,而且可以调节自旋晶格弛豫动力学和自旋相干寿命,这些寿命在很大程度上取决于作为分子自旋的有机自由基周围的聚合物基质的长度和刚度。这种嵌段共聚物自组装策略可能提供一种普遍适用的方法,将分子自旋作为有前途的量子位集成和组织到可扩展的架构和功能设备中,以实现量子信息处理、量子计算和自旋电子学中的前沿应用。