.Researchers 'split' phonons in step toward new type of quantum computer
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.Researchers 'split' phonons in step toward new type of quantum computer
연구원들은 새로운 유형의 양자 컴퓨터를 향한 단계에서 포논을 '분할'합니다
시카고 대학교 LMQC(Linear Mechanical Quantum Computing) 플랫폼에 대한 아티스트의 인상. JUNE 8, 2023
-중앙 투명 요소는 포논 빔 스플리터입니다. 파란색과 빨간색 구슬은 개별 음자(phonon)를 나타내며, 이는 수천억 개의 원자가 집단적으로 기계적으로 움직이는 것입니다. 이러한 기계적 움직임은 반대 방향에서 빔 스플리터로 들어오는 표면 탄성파로 시각화할 수 있습니다.
빔 스플리터에서의 2포논 간섭은 LMQC의 핵심입니다. 이미지에서 나오는 출력 포논은 하나의 "파란색" 포논과 하나의 "빨간색" 포논이 함께 그룹화되어 있는 2-포논 상태에 있습니다. 신용: 피터 앨런 우리가 좋아하는 노래를 들을 때 음악의 연속적인 파동처럼 들리는 소리는 실제로 포논이라고 하는 양자 입자의 작은 패킷으로 전송됩니다.
양자 역학 의 법칙 에 따르면 양자 입자는 근본적으로 분할할 수 없으므로 분할할 수 없지만 시카고 대학의 PME(Pritzker School of Molecular Engineering) 연구원은 포논을 분할하려고 할 때 어떤 일이 일어나는지 탐구하고 있습니다.
최초의 두 가지 실험에서 Andrew Cleland 교수가 이끄는 팀은 음향 빔 분할기라는 장치를 사용하여 포논을 "분할"하여 양자 특성을 입증했습니다 . 빔 스플리터가 하나의 포논에 대한 특별한 양자 중첩 상태를 유도하고 두 포논 사이에 간섭을 추가로 생성하는 데 사용될 수 있음을 보여줌으로써 연구팀은 새로운 종류의 양자 컴퓨터를 만드는 첫 번째 중요한 단계를 밟았습니다. 그 결과는 사이언스 저널에 게재되었으며 Pritzker Molecular Engineering 팀이 포논에 대한 수년간의 획기적인 작업을 기반으로 합니다.
-포논을 중첩으로 "분할" 실험에서 연구원들은 인간의 귀로 들을 수 있는 것보다 대략 백만 배 더 높은 음조를 가진 포논을 사용했습니다. 이전에 Cleland와 그의 팀은 단일 포논을 생성하고 감지하는 방법을 알아냈으며 최초로 두 개의 포논을 얽히게 했습니다. 이러한 포논의 양자 능력을 입증하기 위해 Cleland의 대학원생인 Hong Qiao를 포함한 팀은 사운드 빔을 반으로 분할하여 절반은 전송하고 나머지 절반은 소스로 다시 반사시킬 수 있는 빔 스플리터를 만들었습니다(빔 스플리터는 이미 빛을 위해 존재하며 광자의 양자 능력을 입증하는 데 사용됨).
-포논을 생성하고 감지하는 2개의 큐비트를 포함한 전체 시스템은 매우 낮은 온도에서 작동하며 이 경우 리튬 니오베이트와 같은 물질의 표면을 이동하는 개별 표면 탄성파 포논을 사용합니다. 그러나 양자 물리학은 단일 포논은 나눌 수 없다고 말합니다. 그래서 팀이 빔 스플리터에 단일 포논을 보냈을 때 분할하는 대신 포논이 동시에 반사되고 전송되는 상태인 양자 중첩 상태가 되었습니다.
포논을 관찰(측정)하면 이 양자 상태가 두 출력 중 하나로 붕괴됩니다. 팀은 두 큐비트에서 포논을 캡처하여 중첩 상태를 유지하는 방법을 찾았습니다. 큐비 트는 양자 컴퓨팅의 기본 정보 단위입니다. 하나의 큐비트만이 실제로 포논을 포착하지만 연구자들은 측정 후까지 어떤 큐비트인지 알 수 없습니다. 즉, 양자 중첩이 포논에서 두 큐비트로 전달됩니다. 연구원들은 이 2큐비트 중첩을 측정하여 "빔 스플리터가 양자 얽힘 상태를 생성하고 있다는 표준 증거"를 산출했다고 Cleland는 말했습니다. 포논이 광자처럼 행동함을 보여줌 두 번째 실험에서 팀은 1980년대에 광자로 처음 입증된 추가 기본 양자 효과를 보여주고 싶었습니다.
이제 Hong-Ou-Mandel 효과로 알려진 두 개의 동일한 광자가 반대 방향 에서 빔 스플리터로 동시에 전송될 때 중첩된 출력이 간섭하여 두 광자가 항상 하나 또는 다른 출력 방향으로 함께 이동하는 것을 발견합니다. 중요한 것은 팀이 포논으로 실험을 했을 때도 같은 일이 일어났다는 것입니다. 중첩된 출력은 두 개의 검출기 큐비트 중 하나만 포논을 캡처하고 한 방향으로 가고 다른 방향으로는 가지 않는다는 것을 의미합니다.
-한 번에 두 개가 아닌 하나의 포논만 캡처할 수 있지만 반대 방향에 배치된 큐비트는 포논을 "듣지" 않아 두 포논이 같은 방향으로 가고 있다는 증거를 제공합니다. 이 현상을 2포논 간섭이라고 합니다. 포논을 이러한 양자 얽힘 상태로 만드는 것은 포톤을 사용하는 것보다 훨씬 더 큰 도약입니다. 여기에 사용된 포논은 분할할 수 없지만 여전히 양자 역학적 방식으로 함께 작동하는 수천조 개의 원자가 필요합니다.
-그리고 양자역학이 가장 작은 영역에서만 물리학을 지배한다면, 그 영역이 어디에서 끝나고 고전 물리학이 시작되는지에 대한 의문이 제기됩니다. 이 실험은 전환을 추가로 조사합니다. Cleland는 "이 원자들은 모두 양자 역학이 해야 한다고 말하는 것을 지원하기 위해 함께 일관되게 행동해야 합니다."라고 말했습니다. "그것은 다소 놀랍습니다. 양자 역학의 기이한 측면은 크기에 제한을 받지 않습니다." 새로운 선형 기계 양자 컴퓨터 생성 양자 컴퓨터의 힘은 양자 영역의 "이상함"에 있습니다. 연구자들은 중첩과 얽힘이라는 이상한 양자 능력을 이용하여 이전에는 다루기 어려웠던 문제를 해결하기를 희망합니다.
-이를 수행하는 한 가지 접근 방식은 "선형 광학 양자 컴퓨터"라고 하는 광자를 사용하는 것입니다. 광자 대신 포논을 사용하는 선형 기계 양자 컴퓨터 자체가 새로운 종류의 계산을 계산할 수 있습니다. "2- 포논 간섭 실험 의 성공은 포논이 광자와 동일하다는 것을 보여주는 마지막 조각입니다."라고 Cleland는 말했습니다. "결과는 우리가 선형 기계식 양자 컴퓨터를 구축하는 데 필요한 기술을 보유하고 있음을 확인시켜줍니다."
광자 기반 선형 광학 양자 컴퓨팅 과 달리 시카고 대학 플랫폼은 포논을 큐비트와 직접 통합합니다. 즉, 포논은 최고의 선형 양자 컴퓨터와 큐비트 기반 양자 컴퓨터의 성능을 결합하는 하이브리드 양자 컴퓨터의 일부가 될 수 있습니다. 다음 단계는 Cleland와 그의 팀이 현재 연구를 수행하고 있는 포논을 사용하여 컴퓨팅의 필수 부분인 논리 게이트를 만드는 것입니다. 논문의 다른 저자로는 É가 있습니다.
Dumur, G. Andersson, H. Yan, M.-H. Chou, J. Grebel, CR Conner, YJ Joshi, JM Miller, RG Povey 및 X. Wu. 추가 정보: H. Qiao et al, Splitting phonons: Building a platform for linear mechanical quantum computing, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg8715 . www.science.org/doi/10.1126/science.adg8715
https://phys.org/news/2023-06-phonons-quantum.html
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메모 2306090442 나의 사고실험 oms 스토리텔링
포논이 광자와 동일한 얽힘과 중첩성을 보인다면 새로운 유형의 양자 컴퓨터를 향한 단계에서 분할 포논은 중요한 이정표를 만든다. 포논은 음파의 단위이다. 포논은 고체의 열과 전기 전도도 등에 중요한 역할을 하며, 긴 파장의 포논은 음파를 생성한다.
샘플링 oss.base는 마치 긴 음악을 들려주는 조화로운 포논의 배열과도 같고 긴 우주여행을 하는 빛과도 같다. 포논의 중첩분할 실험에서 연구원들은 인간의 귀로 들을 수 있는 것보다 대략 백만 배 더 높은 음조를 가진 포논을 사용한 것은 샘플링 oss.base의 base의 분할 실험이 함의하는 수많은 종류의 배열이 연출되는 magicsum=n 동류값 n을 연상 시킨다.
더 중요한 사실은 이들 개개의 포논음악이 두갈래 이상으로 시작과 중간에 갈라질 수 있고도 결국은 한곳에서 도달한다는 점이다. 허허.
-You can only capture one phonon at a time, not two, but qubits placed in opposite directions don't "hear" the phonon, providing evidence that both phonons are going in the same direction. This phenomenon is called two-phonon interference. Getting phonons into these quantum entangled states is an even bigger leap than using photons. The phonons used here are indivisible, but still require thousands of trillions of atoms working together in a quantum mechanical way.
-And if quantum mechanics dominates physics only in the smallest domain, then the question arises where that domain ends and classical physics begins. This experiment further investigates conversion. “All of these atoms have to behave coherently together to support what quantum mechanics says it should do,” Cleland said. "It's kind of surprising. The bizarre aspects of quantum mechanics are not limited by size." Generating New Linear Machines Quantum Computers The power of quantum computers lies in the "strangeness" of the quantum realm. Researchers hope to solve previously intractable problems by exploiting the strange quantum abilities of superposition and entanglement.
-In experiments on "splitting" phonons into superpositions, the researchers used phonons with a pitch roughly a million times higher than what the human ear can hear. Previously, Cleland and his team had figured out how to create and detect single phonons and entangled two phonons for the first time. To demonstrate the quantum power of these phonons, a team including Hong Qiao, a graduate student at Cleland, built a beamsplitter that can split a sound beam in half, transmit half, and reflect the other half back to the source (beamsplitters have already been exists for light and is used to demonstrate the quantum power of photons).
- One approach to doing this is to use photons called "linear optical quantum computers". Linear mechanical quantum computers themselves, using phonons instead of photons, could compute new kinds of computations. "The success of the two-phonon interference experiment is the final piece of evidence that phonons are identical to photons," said Cleland. "The results confirm that we have the technology needed to build linear mechanical quantum computers."
- A phonon, or phonon, is a quasiparticle in condensed matter physics that represents a quantized vibration of a crystal lattice. Phonons play an important role in the thermal and electrical conductivity of solids, and long-wavelength phonons generate sound waves. A phonon can be thought of as a quantum of the classical normal mode of a system.
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memo 2306090442 my thought experiment oms storytelling
If phonons exhibit the same entanglement and superposition as photons, then split phonons represent an important milestone in a step towards a new type of quantum computer. A phonon is a unit of sound waves. Phonons play an important role in the thermal and electrical conductivity of solids, and long-wavelength phonons generate sound waves.
Sampling oss.base is like a harmonious array of phonons that play a long piece of music, or a light that takes a long space journey. In the superposition splitting experiment of phonons, the researchers used phonons with a pitch that is approximately one million times higher than the human ear can hear. Reminiscent of the like value n.
More importantly, these individual phonon musics can diverge in more than two directions at the beginning and in the middle, but eventually arrive at one place. haha.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
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0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
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0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Samplec.oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
Hunting the Ghosts of the Universe: Unraveling the Neutrino Enigma
우주의 유령 사냥: 뉴트리노 수수께끼 풀기
주제:인디애나 대학교 중성미자우주 By 인디애나 대학교 2023년 6월 8일 추상 천체 물리학 빛 차원 포털 개념
인디애나 대학의 연구원과 국제 협력자들이 수행한 6년 간의 실험인 Majorana Demonstrator는 특히 중성미자에 관한 기본적인 물리 법칙에 대한 중요한 질문에 답하기 위해 노력했습니다. 이 연구는 중성미자가 자체 반입자가 될 수 있는지 여부와 중성미자 없는 이중 베타 붕괴의 발생을 관찰하는 것을 목표로 했습니다. 비록 결정적으로 관찰되지는 않았지만 중성미자 붕괴 시간 척도, 암흑 물질, 양자 역학에 대한 귀중한 통찰력을 제공했으며 연구 기술이 사용되었음을 입증했습니다.
우주의 구성을 이해하는 미래 작업을 위해 확장될 수 있습니다. 인디애나 대학의 연구팀은 국제 협력자들과 함께 우리 우주를 지배하는 물리의 기본 법칙을 둘러싼 근본적인 신비를 밝히는 데 적극적으로 참여하고 있습니다. 지난 6년 동안 인디애나 대학교 연구팀은 국제 협력자들과 함께 우리 우주를 지배하는 기본 물리 법칙의 신비를 풀기 위해 노력해 왔습니다. 그들은 우주의 기본 구성 요소 중 하나인 중성미자에 대한 우리의 이해를 상당히 발전시킨 Majorana Demonstrator로 알려진 실험을 수행했습니다. 실험의 최종 보고서는 최근 Physical Review Letters 에 게재되었습니다 .
-전자와 비슷하지만 전하가 없는 작은 입자인 중성미자는 우주에서 두 번째로 많은 입자로, 빛만 뒤따릅니다. 이러한 풍부함에도 불구하고 그들은 다른 입자가 하는 방식으로 상호 작용하지 않기 때문에 연구하기가 어렵습니다. "중성미자는 상상할 수 있는 모든 규모에서 우주와 물리학에 심오한 영향을 미치며 입자 상호 작용 수준에서 우리를 놀라게 하고 우주 규모를 통해 광범위한 영향을 미칩니다." IU 예술 대학의 물리학 조교수 Walter Pettus가 말했습니다.
및 과학. "그러나 그들은 또한 우리가 그들에 대해 너무 많이 알고 있지만 너무 많은 격차가 있기 때문에 공부하기가 가장 답답합니다."
나
피스 푸아드 나피스 푸아드. 학점: 인디애나 대학교
24개 기관의 60명의 연구원이 공동으로 만든 Majorana Demonstrator는 중성미자의 가장 기본적인 특성을 조사하면서 이러한 격차를 동시에 메우도록 설계되었습니다.
그들이 관찰하기를 바랐던 한 가지 측면은 중성미자가 자신의 반입자(질량은 같지만 전하가 반대인 아원자 입자)가 될 수 있는지 여부였습니다. 중성미자는 충전되지 않았기 때문에 우주에서 자체적으로 반입자가 될 수 있는 유일한 입자입니다. 이를 이해하면 중성미자가 처음에 질량을 갖는 이유에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 우주가 어떻게 형성되었는지 이해하는 데 광범위한 영향을 미칠 정보입니다.
중성미자가 자체 반입자인지 확인하기 위해 연구자들은 중성미자 없는 이중 베타 붕괴라고 하는 드문 현상을 관찰해야 했습니다. 그러나이 과정은 단일 원자가 적어도 1026 년이 걸리며 우주의 나이보다 훨씬 더 깁니다. 대신 그들은 6년 동안 거의 1026개의 원자를 관찰하기로 했습니다. 이 믿을 수 없을 정도로 드문 붕괴를 관찰하기 위해 연구원들은 완벽한 환경이 필요했습니다. 그들은 지하 1마일 지점에 위치한 사우스다코타 블랙 힐스의 샌포드 지하 연구 시설에서 지구상에서 가장 깨끗하고 조용한 환경 중 하나를 건설했습니다. 매우 민감한 탐지기는 고순도 게르마늄으로 만들어졌으며 50톤 납 차폐막에 포장되어 전례 없이 깨끗한 물질로 둘러싸여 있었습니다. 사용된 구리조차도 측정할 수 없을 정도로 낮은 불순물 수준으로 실험실에서 지하에서 재배되었습니다. Pettus와 IU 학생 팀은 주로 실험 데이터 분석을 담당했습니다. 대학원생 Nafis Fuad, 학부 4학년 Isaac Baker, 2학년 Abby Kickbush 및 학부생을 위한 연구 경험 프로그램 학생인 Jennifer James가 이 프로젝트에 참여했습니다. 그들은 실험의 안정성을 이해하고 기록된 파형의 세부 사항을 분석하고 배경을 특성화하는 데 중점을 두었습니다.
월터 페터스 월터 페터스. 크레딧: 인디애나 대학교
"매우, 매우, 매우 큰 건초 더미에서 작은 바늘을 찾는 것과 같습니다. 가능한 모든 건초(일명 배경)를 조심스럽게 제거해야 하며 실제로 거기에 바늘이 있는지조차 알 수 없습니다. 1등이든 아니든”이라고 Fuad가 말했습니다. "그 검색에 참여하게 되어 매우 기쁩니다." 연구원들은 궁극적으로 그들이 기대했던 붕괴를 관찰하지 못했지만, 그들은 중성미자의 붕괴 규모가 그들이 설정한 한계보다 길다는 것을 발견했으며, 그들은 실험의 다음 단계에서 더 테스트할 것입니다. 또한 그들은 우주에 대한 더 나은 이해를 제공하는 데 도움이 되는 암흑 물질에서 양자 역학에 이르는 다른 과학적 결과를 기록했습니다.
이 프로젝트를 통해 연구원들은 그들이 활용한 기술이 우주에서 물질의 존재를 설명하는 데 도움이 될 수 있는 잠재적인 판도를 바꿀 수 있는 검색에서 훨씬 더 큰 규모로 사용될 수 있음을 증명했습니다. "우리는 우리가 찾고 있던 붕괴를 보지 못했지만 우리가 추구하는 물리학을 찾을 위치에 대한 기준을 높였습니다."라고 Pettus는 말했습니다. “그 이름 그대로 Demonstrator는 우리가 이탈리아에서 실험의 다음 단계를 위해 이미 활용하고 있는 중요한 기술을 발전시켰습니다.
우리는 아직 물리학에 대한 우리의 그림을 깨뜨리지는 않았지만 확실히 지평을 넓혔고 우리가 성취한 것에 대해 매우 흥분됩니다.” 프로젝트의 다음 단계인 LEGEND-200은 이미 이탈리아에서 데이터 수집을 시작했으며 향후 5년 동안 실행할 계획입니다. 연구자들은 Majorana Demonstrator보다 훨씬 더 높은 감도로 붕괴가 일어나는 것을 관찰하는 것을 목표로 합니다. 그 외에도 미국 에너지부의 지원 덕분에 팀은 이미 후속 실험인 LEGEND-1000을 설계하고 있습니다.
Pettus는 이 작업의 미래에 대해 기대하고 있으며 LEGEND-1000의 데이터 분석 및 하드웨어 개발 모두에서 프로젝트에 더 많은 학생을 참여시키기를 기대합니다. “뉴트리노가 자체 반입자임을 발견하면 여전히 우리 발 아래 땅이 있고 하늘에는 별이 있을 것이며 물리학에 대한 우리의 이해는 우리 우주를 항상 가지고 있고 계속 지배하는 물리 법칙의 현실을 바꾸지 않습니다. "라고 Pettus는 말했습니다. "그러나 가장 근본적인 수준에서 무엇이 있고 우주가 어떻게 작동하는지 아는 것은 우리가 살 수 있는 더 풍부하고 아름다운 세상을 제공합니다.
참조: I. J. Arnquist et al . (Majorana Collaboration), 2023년 2월 10일, Physical Review Letters . DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.062501 Majorana Demonstrator는 National Science Foundation의 지원을 받아 미국 에너지부 핵물리학부의 Oak Ridge National Laboratory에서 관리했습니다.
https://scitechdaily.com/hunting-the-ghosts-of-the-universe-unraveling-the-neutrino-enigma/
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메모 2306090512 나의 사고실험 oms 스토리텔링
중성미자는 전자와 비슷하지만 전하가 없는 작은 입자인 중성미자는 우주에서 두 번째로 많은 입자로, 빛만 뒤따른다. 이러한 풍부함에도 불구하고 그들은 다른 입자가 하는 방식으로 상호 작용하지 않기 때문에 관찰도 어렵다.
중성미자는 상상할 수 있는 모든 규모에서 우주와 물리학에 심오한 영향을 미치며 입자 상호 작용 수준에서 우리를 놀라게 하고 우주 규모를 통해 광범위한 영향을 미친다. 그것이 샘플링 oms.Neutrinos.unit이다. 허허.
우주적 중력장과 전자기장을 지닌 oms필드에서 oms=1의 값을 가진다. 더러는 qoms=n(2<n)을 값을 가진다. 허허.
- Neutrinos, small particles similar to electrons but without an electric charge, are the second most abundant particle in the universe, followed only by light. Despite this abundance, they are difficult to study because they do not interact the way other particles do. "Neutrinos have profound effects on the universe and physics at every scale imaginable, surprising us at the level of particle interactions and having far-reaching effects through cosmic scales." said Walter Pettus, assistant professor of physics at IU College of the Arts.
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memo 2306090512 my thought experiment oms storytelling
Neutrinos, small particles similar to electrons but without an electric charge, are the second most abundant particle in the universe, followed only by light. Despite their abundance, they are also difficult to observe because they do not interact the way other particles do.
Neutrinos have profound effects on the universe and physics at every imaginable scale, surprising us at the level of particle interactions and having far-reaching effects through cosmic scales. That's the sampling oms.Neutrinos.unit. haha.
It has a value of oms = 1 in the oms field with the cosmic gravitational field and the electromagnetic field. Some have the value qoms=n (2<n). haha.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sampleb. qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
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0001100000
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2000000000
0010000001
sample b.poms (standard)
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Samplec.oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
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