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量子行走目前,在量子信息处理领域里,在半导体量子点中要实现远距离电荷量子比特(charge qubit)或自旋量子比特(spin qubit)之间的相干界面(coherent interface)是一个开放性挑战。
最近,瑞士苏黎世联邦理工学院物理系的D. J. van Woerkom等人展示了远距离量子比特之间的相互作用。虽然这种双量子点电荷量子比特之间的距离达到几十微米,但是它们之间仍是相干相互作用,其媒介既有共振(真实)光子,也有非共振(虚拟)光子。研究者们发现,如果两个量子比特和谐振腔之间都是共振的,那么耦合会得到明显的共振集体增强(resonant collective enhancement),并且可以通过光谱得到清晰证据。当两个量子比特之间彼此共振但与谐振腔存在失谐时,可以观察到由虚拟光子介导的量子比特之间的交换耦合。在这两个实例中,研究人员都观察到了显著的量子亮态和量子暗态,并且发现量子比特的状态是由其和外加光场之间相互作用的对称性所控制的。研究人员指出,他们将实验观测结果与基于主方程(master equation)的理论模拟结果进行了定量比较,发现结果吻合得非常好。
研究人员从光谱中提取了双量子比特的耦合信息,发现耦合强度明显超过谐振腔—量子比特组合系统的线宽。这表明,利用这种方法,可以在基于量子点的系统中创建光子介导的双量子比特门(two qubit gate)。
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