電子的自旋是自然界完美的量子比特，能夠?qū)⑿畔⒋鎯Φ姆秶鷶U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(xué)的中心目標(biāo)。
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(jìn)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(yuǎn)距離傳輸?shù)臐摿Α７Q為反鐵磁體的材料。
他們的工作顛覆了關(guān)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(shù)時代(計算機、傳感器和其他設(shè)備)依賴于遠(yuǎn)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(xué)》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(biāo)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(yīng)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(shè)備以及開發(fā)軟件和算法來推進(jìn)量子信息。
電子自旋導(dǎo)致材料具有磁性，可以將其視為微小的條形磁鐵。當(dāng)相鄰自旋以交替方向定向時，結(jié)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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