कैविटी क्वांटम विद्युत् गतिकी

कैविटी क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (कैविटी क्यूईडी) एक परावर्तक ऑप्टिकल गुहा और परमाणुओं या अन्य कणों में सीमित प्रकाश के बीच क्रिया का अध्ययन है, जहां फोटॉनों की क्वांटम प्रकृति महत्वपूर्ण है। यह सैद्धांतिक रूप से एक कंप्यूटर जितना बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

गुहा में एक एकल 2-स्तरीय परमाणु का मामला गणितीय रूप से जेनेस-कमिंग्स मॉडल द्वारा वर्णित है, और वैक्यूम रबी दोलनों से गुजरता है। $|e\rangle |n-1\rangle \leftrightarrow |g\rangle |n\rangle$, जो एक उत्तेजित परमाणु और के बीच है $n-1$ फोटॉन, और एक जमीनी अवस्था परमाणु और $n$ फोटॉन यदि गुहा परमाणु संक्रमण के साथ अनुनाद में है, तो बिना फोटॉन के शुरू होने वाले दोलन का आधा चक्र गुहा क्षेत्र पर परमाणु qubit की स्थिति को सुसंगत रूप से स्वैप करता है, $(\alpha |g\rangle +\beta |e\rangle )|0\rangle \leftrightarrow |g\rangle (\alpha |0\rangle +\beta |1\rangle )$, और इसे फिर से वापस स्वैप करने के लिए दोहराया जा सकता है; इसका उपयोग एकल फोटॉन स्रोत (उत्तेजित परमाणु से शुरू करके) के रूप में किया जा सकता है, या एक परमाणु या फंसे ट्रैप्ड आयन क्वांटम कंप्यूटर और ऑप्टिकल क्वांटम संचार के बीच एक अंतरफलक के रूप में किया जा सकता है। अन्य अंतःक्रिया अवधि परमाणु और गुहा क्षेत्र के बीच क्वांटम उलझाव पैदा करती है; उदाहरण के लिए, से शुरू होने वाले अनुनाद पर एक चौथाई चक्र $|e\rangle |0\rangle$ अधिकतम उलझी हुई अवस्था देता है (एक बेल अवस्था) $(|e\rangle |0\rangle +|g\rangle |1\rangle )/{\sqrt {2}}$. यह सैद्धांतिक रूप से एक क्वांटम कंप्यूटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जो गणितीय रूप से फंसे हुए आयन क्वांटम कंप्यूटर के बराबर होता है, जिसमें फोनोन की जगह कैविटी फोटॉन होते हैं।

अन्य अंतःक्रिया अवधि परमाणु और गुहा क्षेत्र के बीच क्वांटम उलझाव पैदा करती है; उदाहरण के लिए, से शुरू होने वाले अनुनाद पर एक चौथाई चक्र $|e\rangle |0\rangle$ अधिकतम उलझी हुई अवस्था देता है (एक बेल अवस्था) $(|e\rangle |0\rangle +|g\rangle |1\rangle )/{\sqrt {2}}$. यह सैद्धांतिक रूप से एक क्वांटम कंप्यूटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जो गणितीय रूप से फंसे हुए आयन क्वांटम कंप्यूटर के बराबर होता है, जिसमें फोनोन की जगह कैविटी फोटॉन होते हैं।

भौतिकी में नोबेल पुरस्कार

भौतिकी में नोबेल पुरस्कार विजेताओं की सूची क्वांटम सिस्टम को नियंत्रित करने पर उनके काम के लिए सर्ज हारोशे और डेविड वाइनलैंड को प्रदान की गई थी। Haroche का जन्म 1944 में कैसाब्लांका, मोरक्को में हुआ था, और 1971 में पेरिस में यूनिवर्सिटी पियरे एट मैरी क्यूरी से पीएचडी प्राप्त की। वह कैविटी क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (CQED) नामक एक नए क्षेत्र को विकसित करने के लिए पुरस्कार का आधा हिस्सा साझा करता है - जिससे एक परमाणु के गुणों को एक ऑप्टिकल या माइक्रोवेव कैविटी में रखकर नियंत्रित किया जाता है। हरोशे ने माइक्रोवेव प्रयोगों पर ध्यान केंद्रित किया और व्यक्तिगत फोटॉन के गुणों को नियंत्रित करने के लिए सीक्यूईडी का उपयोग करके तकनीक को अपने सिर पर बदल दिया।

ग्राउंड-ब्रेकिंग प्रयोगों की एक श्रृंखला में, Haroche ने श्रोडिंगर के प्रसिद्ध बिल्ली प्रयोग को महसूस करने के लिए CQED का उपयोग किया, जिसमें एक प्रणाली दो अलग-अलग क्वांटम अवस्थाओं के सुपरपोजिशन में होती है जब तक कि सिस्टम पर माप नहीं किया जाता है। ऐसे राज्य बेहद नाजुक हैं, और सीक्यूईडी राज्यों को बनाने और मापने के लिए विकसित तकनीकें अब क्वांटम कंप्यूटरों के विकास के लिए लागू की जा रही हैं।

यह भी देखें

• परिपथ क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स
• सुपरकंडक्टिंग रेडियो फ्रीक्वेंसी
• मोटा मॉडल

संदर्भ

• Herbert Walther; Benjamin T H Varcoe; Berthold-Georg Englert; Thomas Becker (2006). "Cavity quantum electrodynamics". Rep. Prog. Phys. 69 (5): 1325–1382. Bibcode:2006RPPh...69.1325W. doi:10.1088/0034-4885/69/5/R02. S2CID 122420445. Microwave wavelengths, atoms passing through cavity
• R Miller; T E Northup; K M Birnbaum; A Boca; A D Boozer; H J Kimble (2005). "Trapped atoms in cavity QED: coupling quantized light and matter". J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38 (9): S551–S565. Bibcode:2005JPhB...38S.551M. doi:10.1088/0953-4075/38/9/007. S2CID 1114899. Optical wavelengths, atoms trapped