.Breaking Barriers: First-Ever Quantum Memory for X-Rays Achieved

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.Breaking Barriers: First-Ever Quantum Memory for X-Rays Achieved

장벽 깨기: X선을 위한 최초의 양자 메모리 달성

핵 주파수 빗

주제:광자공학양자정보과학텍사스 A&M 대학교엑스레이 Shana K. Hutchins, Texas A&M University 2024년 8월 11일 핵 주파수 빗 어두운 색상에서 밝은 색상까지 대수적 척도로 시각화된 단일 광자를 표시하는 핵 주파수 빗 그림. 더 밝은 색상은 저장된 광자가 검색될 확률이 더 높은 시간의 인스턴스를 나타냅니다. 이러한 인스턴스는 더 높은 에너지 간격의 경우 더 가깝게 발생하고 더 낮은 에너지 간격의 경우 시간적으로 더 분산됩니다. 출처: DESY/Sven Velten

연구자들은 엑스선을 위한 획기적인 양자 메모리를 개발해 메모리 시간을 확장하고 엑스선 에너지에서의 광자 얽힘을 포함한 고급 양자 광학 응용 분야로의 길을 열었습니다. 빛은 정보의 뛰어난 운반체 역할을 하며, 기존 통신 기술뿐만 아니라 양자 네트워킹 및 컴퓨팅과 같은 새로운 양자 응용 분야에서도 중요한 역할을 합니다. 그러나 빛 신호를 처리하는 것은 표준 전자 신호를 처리하는 것보다 훨씬 더 복잡합니다.

텍사스 A&M 대학 의 물리학 및 천문학과의 저명한 교수인 올가 코차로브스카야 박사를 포함한 국제 연구진은 단일 광자 수준에서 X선 펄스를 저장하고 방출하는 새로운 방법을 시연했습니다. 이 개념은 코차로브스카야 그룹의 초기 이론적 작업에서 처음 제안되었으며, 미래의 X선 양자 기술에 적용될 수 있습니다. 헬름홀츠 예나 연구소의 랄프 롤스버거 박사가 주도하고 함부르크의 독일 전자 싱크로톤( DESY )과 프랑스의 유럽 싱크로트론 방사선 시설에서 싱크로트론 소스 PETRA III를 사용하여 수행한 이 팀의 작업은 하드 X선 범위에서 양자 메모리를 처음으로 실현하는 결과를 낳았습니다. 그들의 연구 결과는 저널 Science Advances 에 게재되었습니다 .

양자 메모리의 기능과 과제 "양자 메모리는 양자 네트워크의 필수적인 요소로, 양자 정보를 저장하고 검색할 수 있도록 합니다." Texas A&M Institute for Quantum Science and Engineering의 회원인 코차로브스카야가 말했습니다. "광자는 양자 정보를 빠르고 강력하게 운반하는 매체이지만, 나중에 이 정보가 필요할 경우를 대비해 고정해 두는 것은 어렵습니다. 이를 수행하는 편리한 방법은 이 정보를 긴 코히어런스 시간을 가진 편광 또는 스핀파 형태의 준정지 매질에 각인하고 원래 광자를 재방출하여 다시 방출하는 것입니다."

코차로브스카야는 양자 메모리에 대한 여러 프로토콜이 확립되었지만 광학 광자와 원자 앙상블에 국한되어 있다고 말합니다. 그녀는 원자 앙상블 대신 핵 앙상블을 사용하면 높은 고체 상태 밀도와 실온에서도 달성 가능한 훨씬 더 긴 메모리 시간을 제공한다고 덧붙였습니다. 이러한 더 긴 메모리 시간은 작은 핵 크기 덕분에 외부 장의 섭동에 대한 핵 전이의 민감도가 낮아진 직접적인 결과입니다. 고주파 광자의 긴밀한 초점과 결합하면 이러한 접근 방식은 장수명 광대역 컴팩트 고체 상태 양자 메모리의 개발로 이어질 수 있습니다.

올가 코차로프스카야

올가 코차로프스카야 올가 코차로브스카야 박사(가운데)가 지난 3월 독일 프라이부르크에서 열린 DPG 회의에서 독일물리학회(DPG) 회장 요힘 울리히(왼쪽)와 Optica 회장 게르트 로이흐스(오른쪽)로부터 양자 광학 및 원자 물리학 분야의 선구적 연구와 리더십을 기리는 2024년 허버트 발터 상을 수상하고 있다. 출처: DPG/Daab

2024 새로운 X-선/핵 프로토콜 개발 "광학/원자 프로토콜을 X선/핵 프로토콜로 직접 확장하는 것은 어렵거나 불가능한 것으로 판명되었습니다." 실험에 참여하고 팀의 논문을 공동 집필한 코차로브스카야 그룹의 박사후 연구원인 시웬 장 박사가 설명합니다. "따라서 우리의 이전 작업에서 새로운 프로토콜이 제안되었습니다."

장에 따르면, 팀의 새로운 프로토콜의 기본 아이디어는 매우 간단합니다. 적어도 양자 기본 측면에서는 그렇습니다. 기본적으로 움직이는 핵 흡수체 세트는 운동으로 인해 발생하는 도플러 주파수 이동으로 인해 흡수 스펙트럼에서 주파수 빗살을 형성합니다. 이러한 핵 타겟 세트에 의해 흡수된 빗살과 일치하는 스펙트럼을 가진 짧은 펄스는 다른 스펙트럼 구성 요소 간의 생성 간섭으로 인해 역 도플러 이동에 의해 결정되는 지연으로 재방출됩니다. 장은 "이 아이디어는 7개 이빨 주파수 빗을 형성하는 하나의 고정 흡수체와 6개의 동기 이동 흡수체를 특징으로 하는 현재 실험에서 성공적으로 실현되었습니다."라고 덧붙였습니다. 장은 핵 코히어런스 수명이 이 유형의 양자 메모리에 대한 최대 저장 시간을 결정하는 제한 요인이라고 말합니다. 예를 들어, 팀이 현재 연구를 위해 선택한 철 57 동위 원소보다 수명이 긴 이성질체를 사용하면 메모리 시간이 더 길어질 것입니다.

그럼에도 불구하고 그는 정보를 잃지 않고 단일 광자 수준에서 작업하는 것이 핵 주파수 빗 프로토콜을 양자 메모리로 인정한다고 언급하는데, 이는 X선 에너지에 있어서는 처음 있는 일입니다. 팀이 계획한 다음 단계에는 저장된 광자파 패킷을 주문형으로 방출하는 것이 포함되는데, 이는 양자 정보 처리를 위한 주요 리소스인 서로 다른 하드 X선 광자 간의 얽힘을 실현하는 데 도움이 될 수 있습니다. 팀의 연구는 또한 많은 수의 고주파 진동에 대한 변동을 평균화하기 때문에 본질적으로 "잡음"이 적은 단파장 범위로 광학 양자 기술을 확장할 수 있는 잠재력을 강조합니다. 코차롭스카야는 도전적인 가능성이 흥미진진하다고 말하며, 그녀와 그녀의 협력자들은 가까운 미래에 X선 에너지에서 양자 광학 분야를 발전시키기 위해 조정 가능하고 견고하며 매우 다재다능한 플랫폼의 잠재력을 계속 탐구하기를 기대하고 있다고 말했다.

참고문헌: Sven Velten, Lars Bocklage, Xiwen Zhang, Kai Schlage, Anjali Panchwanee, Sakshath Sadashivaiah, Ilya Sergeev, Olaf Leupold, Aleksandr I. Chumakov, Olga Kocharovskaya 및 Ralf Röhlsberger의 "하드 X선 광자파 패킷을 위한 핵 양자 메모리", 2024년 6월 26일, Science Advances . DOI: 10.1126/sciadv.adn9825 이 연구는 Deutsche Forschungsgemeinschaft, DESY 및 미국 국립 과학 재단의 자금 지원을 받았습니다.

https://scitechdaily.com/breaking-barriers-first-ever-quantum-memory-for-x-rays-achieved/

mssoms 메모 2408120418

전자기장 msbase내부의 전자 가속의 전이로 x선이 나타나는 것은 susqer.bar 하나의 위치 변동(전이)에서 에너지를 가진 qms의 전자기장의 qvix.tsp가 나타낸다. 만약에 susqer.bar가 다수이고 x선의
펄스를 만들어내면 단일 광자 수준에서 X선 펄스를 저장하고 qpeoms 방출하는 새로운 방법이 나타낸다. 이 개념은 미래의 X선 양자 기술에 적용될 수 있다. 양자는 qpeoms의 입자들의 모습으로 전자기파장 msbase의 susqer.bar 이동이 양자적 qms.qvixer.tsp로 나타낼 줄 그동안 잘 몰랐다. 이는 양자정보를 저장하는데 있어도 전자기장의 susqer.pulse가 중요한 역할을 하게 된다.

X선이 msbase.susqer에서 발생하여 양자적 qpeoms.susqer.bar로 해석되었다면, 역으로 qpeoms.susqer에서 msbase로 해석하는 질량이동 방식은 감마선이다. 이는 핵전이로 인한 감마선 고에너지 복사 발생이다.

그리고 전자의 가속으로 인한 고에너지가 msbase 배열의 전이와 관련이 깊다면 , 감마선으로 원자의 동위원소가 변하는 것과 전자의 전이로 원자핵 내부를 변하게 하는 것은 일종에 상호작용하는 질량 위치 변화(msbase.arrangement)의 복사 에너지? 이는 dark energy일까? 허허. 글쎄다.

그동안 dark_matter.outsider와 달리 dark_energy가 qms.qvixer.inside를 통해 tsp로 나타난 것으로 추정된 게 사실이 가능성을 더 높인다. 허허.

No photo description available.

Note 1.
Electromagnetic radiation ranging from 10 keV to several hundred keV is also called hard X-ray. There is no physical difference between gamma rays and X-rays, which have the same energy. In other words, just as sunlight and moonlight are different names for the same visible light, gamma rays and X-rays are simply two names for the same electromagnetic radiation. Instead, gamma rays differ from X-rays in their generation. Gamma rays refer to high-energy electromagnetic radiation produced by nuclear transitions, while X-rays refer to high-energy electromagnetic radiation produced by energy transitions of accelerated electrons. Some electron transitions can have higher energies than some nuclear transitions, which is why gamma rays and X-rays overlap.

Gamma rays are a type of ionizing radiation, and while they are more penetrative than alpha or beta particles, they have a lower ionization rate. Like X-rays, gamma rays can cause damage such as burns, cancer, and genetic mutations. Gamma rays from fallout from nuclear weapons, which could be used in a nuclear war, cause numerous casualties. Effective fallout shelters can reduce exposure by a factor of 1,000.

The electron (e−, β−) is a subatomic particle with a negative (-) elementary charge. It is a first-generation lepton and is considered an elementary particle because it has no known substructure or subparticle. It has a mass 1,836 times smaller than the proton. It has a quantum mechanical property called spin, which is half the intrinsic angular momentum. It is a fermion, which follows the Pauli exclusion principle, which states that no two particles can have the same quantum state. [10] Like other elementary particles, it has wave-particle duality.

mssoms memo 2408120418

The transition of electron acceleration inside the electromagnetic field msbase is represented by the qvix.tsp of the electromagnetic field of qms with energy in one positional change (transition) of susqer.bar. If susqer.bar is numerous and creates a pulse of x-ray, a new method of storing and emitting x-ray pulses at the single photon level is presented. This concept can be applied to future x-ray quantum technology. It was not well known that the quantum would be represented by the quantum qms.qvixer.tsp of the electromagnetic wave field msbase in the form of particles of qpeoms. This means that the susqer.pulse of the electromagnetic field will play an important role in storing quantum information.

If X-rays are generated from msbase.susqer and interpreted as quantum qpeoms.susqer.bar, then the mass transfer method that interprets qpeoms.susqer to msbase in reverse is gamma rays. This is the generation of high-energy gamma-ray radiation due to nuclear transition.

And if the high energy due to the acceleration of electrons is closely related to the transition of the msbase arrangement, then the change of the isotope of an atom due to gamma rays and the change inside the nucleus due to the transition of electrons are a kind of radiation energy of the mass position change (msbase.arrangement) that interacts? Is this dark energy? Hehe. Well.

The fact that dark_energy was estimated to appear as tsp through qms.qvixer.inside, unlike dark_matter.outsider, increases the possibility. Hehe.

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca