金奇奐研究組在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表論文
金奇奐研究組在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表論文
2018年11月06日 瀏覽次數(shù): 0
交叉信息院量子信息中心金奇奐副教授帶領(lǐng)的離子量子計(jì)算研究小組新近在囚禁離子系統(tǒng)中成功實(shí)現(xiàn)9聲子NOON態(tài)制備。研究論文《囚禁離子的徑向振動(dòng)模式中9聲子NOON態(tài)的制備》于10月18日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。
NOON態(tài)是N個(gè)全同玻色子的一種最大糾纏態(tài)，可達(dá)到相位估計(jì)的海森堡極限（相位不確定度反比于粒子數(shù)，而非粒子數(shù)的平方根），在量子精密測(cè)量等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。
金奇奐實(shí)驗(yàn)組提出了一種基于Jaynes-Cummings相互作用的確定性制備聲子任意NOON態(tài)的方案。此前對(duì)于NOON態(tài)的制備，在光子系統(tǒng)中僅有概率性的方案，而在聲子系統(tǒng)中僅有不可擴(kuò)展的方案。
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圖1 N=3的NOON態(tài)制備序列。在由自旋、X和Y振動(dòng)模式構(gòu)成的三維希爾伯特空間中，上層與下層分別代表
和
，X和Y軸分別代表X和Y振動(dòng)模式。紅箭頭表示載波躍遷，藍(lán)箭頭表示藍(lán)邊帶躍遷，綠箭頭表示復(fù)合脈沖操作。箭頭上的數(shù)字表示操作順序。
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金奇奐實(shí)驗(yàn)組在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了N=1~9的NOON態(tài)的制備，并創(chuàng)新性的利用不同聲子模式間的干涉操作檢驗(yàn)了態(tài)制備的保真度，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)上測(cè)量了所制備的NOON態(tài)的相位估計(jì)不確定度，確認(rèn)超過經(jīng)典極限，達(dá)到海森堡極限。
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圖2 生成的N=1-9的NOON態(tài)奇偶震蕩。(a) 藍(lán)色的點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，紅線是擬合曲線。(b) N=7，相位為0的NOON態(tài)輸出模式的藍(lán)邊帶時(shí)間演化及其擬合曲線。(c) 相對(duì)應(yīng)的聲子分布
。
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該方案還可以很方便的移植到腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)或光機(jī)械系統(tǒng)中。
論文通訊作者為金奇奐副教授、已畢業(yè)博士生張君華和在讀博士生嚴(yán)馬可，共同第一作者為交叉信息院的已畢業(yè)博士生張君華和在讀博士生嚴(yán)馬可。本實(shí)驗(yàn)由博士研究生張君華、嚴(yán)馬可、呂定順共同完成，其中嚴(yán)馬可為韓國籍留學(xué)生。段路明教授提供實(shí)驗(yàn)的理論支持。此項(xiàng)研究工作得到國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金支持。
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論文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.121.160502
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