導讀 電子的自旋是自然界完美的量子比特，能夠將信息存儲的范圍擴展到一或零之外。利用電子的自旋自由度(可能的自旋態(tài))是量子信息科學的中心目標...
電子的自旋是自然界完美的量子比特，能夠將信息存儲的范圍擴展到“一”或“零”之外。利用電子的自旋自由度(可能的自旋態(tài))是量子信息科學的中心目標。
勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)研究人員約瑟夫·奧倫斯坦、孫悅、姚杰和孟方浩的最新進展表明，磁振子波包(電子自旋的集體激發(fā))在一類量子信息中遠距離傳輸?shù)臐摿?。稱為反鐵磁體的材料。
他們的工作顛覆了關于這種激發(fā)如何在反鐵磁體中傳播的傳統(tǒng)理解。即將到來的量子技術時代(計算機、傳感器和其他設備)依賴于遠距離保真度傳輸量子信息。
奧倫斯坦和同事希望通過在《自然物理學》上發(fā)表的一篇論文報道他們的發(fā)現(xiàn)，能夠向這些目標更近一步。他們的研究是伯克利實驗室更廣泛努力的一部分，通過從理論到應用的整個量子研究生態(tài)系統(tǒng)的工作，制造和測試基于量子的設備以及開發(fā)軟件和算法來推進量子信息。
電子自旋導致材料具有磁性，可以將其視為微小的條形磁鐵。當相鄰自旋以交替方向定向時，結果是反鐵磁有序，并且這種排列不產(chǎn)生凈磁化。
為了了解磁振子波包如何穿過反鐵磁材料，奧倫斯坦的研究小組使用成對的激光脈沖擾亂一個地方的反鐵磁秩序，同時探測另一個地方，產(chǎn)生其傳播的快照。這些圖像顯示，磁振子波包向各個方向傳播，就像掉落的卵石在池塘上激起的漣漪一樣。
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