量子纠缠态的控制和操纵对于量子技术的发展至关重要。一种有前途的途径是通过它们的光学偶极-偶极相互作用耦合固态量子发射器。纠缠本身就具有挑战性,因为它需要发射器之间的纳米距离和近乎简并的电子跃迁。在这里,我们实施高光谱成像来识别耦合的二苯并蒽分子对,并通过使用斯塔克效应调整分子光学共振来找到最大纠缠的超辐射和亚辐射电子态的独特光谱特征。我们展示了使用振幅和相位定制的激光场对长寿命亚辐射离域态进行远场选择性激发。耦合分子的光学纳米显微镜揭示了由其激发路径中的量子干扰引起的空间特征,并揭示了每个发射器的位置。受控电子态叠加将有助于破译由相干耦合控制的更复杂的物理或生物机制并开发量子信息方案。
人脑是世界上最复杂、最迷人的结构之一。几十年来,人脑功能的分子机制问题不仅受到神经生理学家的极大关注,而且也受到信息科学家、生物物理学家和心理学家的极大关注。尽管人们对脑细胞的类型和组织结构及其电和生化活动了解甚多,但对于诸如我们的记忆存储在哪里或脑细胞信息处理涉及哪些分子机制等谜题,我们知之甚少。关于认知背后的这些分子机制的猜测比比皆是。最近,激烈的争论集中在至少一些认知功能在量子层面上运行的可能性上。诺贝尔奖获得者神经科学家 Eric Kandel 发现,当我们学习时,化学信号会改变突触连接的结构 [ 1 ]。他还表明,短期和长期记忆是由跨突触传输的电信号形成的,这一过程称为长期增强 (LTP)。具体而言,重复的突触前刺激会增加突触后敏感性,从而增强突触。这可以用“一起放电的神经元会连接在一起”来恰当地表达。虽然 LTP 让人们得以一窥学习和记忆的本质,但这个问题似乎要复杂得多。首先,虽然长期记忆可以持久,但 LTP 不会对突触强度产生永久性的改变,而是会在数小时到数月内衰减。其次,基于 LTP 的记忆模型会遭受信号保真度损失。第三,记忆需要吸收不同感官输入的信息,这涉及需要以某种方式整合的庞大神经回路。最后,外部刺激与其环境相关联,因此新的体验会受到当前环境、先前体验甚至对未来的预期的影响。
1 福州大学物理与信息工程学院,福建省量子信息与量子光学重点实验室,福建福州 350108 2 日本理化学研究所理论量子物理实验室,日本埼玉县和光市 351-0198 3 日本理化学研究所量子计算中心 (RQC) 量子信息物理理论研究团队,日本埼玉县和光市 351-0198 4 中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190 5 中国科学院大学中国科学院拓扑量子计算卓越中心,北京 100190 6 华南理工大学物理与光电子学院,广州 510640 7 华南理工大学物理与光电子学院,现代光学仪器国家重点实验室、浙江省量子技术与器件重点实验室量子信息交叉学科中心浙江大学物理学系,杭州 310027 8 波兰波兹南亚当密茨凯维奇大学物理学院自旋电子学和量子信息研究所,61-614 9 密歇根大学物理系,密歇根州安娜堡 48109-1040,美国
Hong-Ou-Mandel (HOM) 效应是一种令人着迷的量子现象,无法用经典解释。传统上,远程非线性源已用于在 HOM 分束器上实现光子的重合。在这里,我们建议可以使用位于分束器间隙上的超辐射近场耦合发射器在本地创建 HOM 干涉所需的重合发射源。我们表明,使用 HOM 光子检测可以大大增强对分束器间隙介电常数变化的灵敏度和相应的 Fisher 信息。随后,我们概述了将超辐射发射器与实际传感器系统集成的几种策略。总之,这些发现应该为广泛的近场 HOM 量子传感器和新型量子设备铺平道路。