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对于光子量子晶体管NSF事业奖支持框架

3月9日2020年

对于光子量子晶体管NSF事业奖支持框架

物理学家帖韦茨探索装置的潜在的配置,以保持和释放的光子

作为量子位候选人 - 量子信息的基本单元 - 量子计算机,光子具有超过目前所有设备中使用的电子一个大优点。不像电子,光子,光尽可能小的量,不要轻易相互作用与周围环境。因此,不同于它的基于电子对口,就不需要光量子器件冷却到接近绝对零度,限制不必要的互动。但这样的设备不存在 - 但。

推进光子量子器件的领域中,物理学家 埃丝特·沃茨 先后被授予国家科学基金会教师早期职业发展计划(职业)奖调查纳米级金属结构,将在量子极限控制光,一次一个光子。她的工作将有助于创造一个单光子晶体管。

“我感兴趣的是如何理解量子态 - 无论是单光子的量子位或 - 用什么,在未来,可能是一个光子的量子电路组件交互,说:”沃茨,物理学助理教授,应用物理学,天文学在 全球十大网赌正规平台 版权所有。 “我的工作的目的是操纵量子态而不破坏叠加。”

量子计算机利用颗粒的比量子性质,如叠加和缠结,使它们在传统计算机的指数优势。但在利用光子的量子电路这些特性,我们必须能够以电磁方式保持和释放光子,就像经典的晶体管持有和释放电子的电流。

光子可以被称为光学腔的装置来保持,并且韦茨爱好探索类型依赖于等离子体纳米颗粒或光腔的“等离子体激元”,从电子的金属的表面上的集体运动而产生的准粒子。

“等离子体纳米颗粒可以限制光到非常小的体积,比光的衍射极限小,因为等离子体可以限制领域比其他空腔体积小得多,可以光之间得到非常强的相互作用及其内部关系,”韦茨说过。

等离子体激元空腔内,韦茨将放置单个发射器,能够发射和吸收一个光子的材料。

高度特异性的条件下,可能的是光子被吸收的交替和再发射,能量的可逆交换,使人们产生称为极化的半光半物质粒子。

该极化是允许的单光子晶体管的工作。如果发射极连到所述空腔足够强以形成极化,极化激将能够吸收一个光子的。在这一点上,韦茨将具有能够保持光子,或一个设备 - 如果已经保持的光子 - 允许光子通过。 

了解腔的结构和发射器的位置如何影响与该发射器可以发出光子的效率,韦茨将使用电浆光学捕获创建的空腔她可以多次进入哪个地方和在间隙内取出单个发射器,测试不同位置和成果。

调查如再加上纳米腔发射器的物理,她会用单分子超分辨率成像和荧光寿命成像,开发技术具体到她的申请的组合作为她的研究的一部分。

“赢得职业生涯奖项是识别既是研究者的眼光和她认识到,视觉能力的荣誉。它是埃丝特·沃茨已被选定为这一荣誉并不奇怪,”生硬breneman,院长科学学院的说。 “以斯帖的工作涉及一个系统的方法来控制光子那是一定要提前光子量子晶体管研究的前沿。我们向她表示祝贺,并非常荣幸有她的同事。”

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