【最後分離的電子的磁相互作用】

明道

【最後分離的電子的磁相互作用】

 

 

旋轉： 插圖顯示的磁相互作用

兩個單電子之間的極其微弱的磁相互作用測量是由物理學家國際團隊進行的。

使用第一次針對量子資訊和離子阱技術開發的實驗技術，團隊使其計量儘管存在的電磁雜訊，它正在尋求的信號比強萬倍。

除了測量磁性在最短的長度尺度到目前為止，研究者們說他們的技術可適用于其他測量方案中雜訊占主導地位的因素，如量子錯誤更正。

自 20 世紀 20 年代，研究人員已經知道電子具有內在的角動量和相關聯的磁矩 — — 稱為其自旋磁矩。

從根本上說，每一個電子就像微小的、 不可分割的磁偶極磁場的影響。

儘管研究人員已經精確測量磁場的單獨的電子，兩個電子之間的磁相互作用證明更加難以觀察。

兩個電子都是由一個非常小的距離 （原子尺度分離） 分開後，磁相互作用處于其最強，應該很容易衡量。

然而，在這種情況下泡利不相容原理和庫侖電斥力占主導地位的電子，淹沒了磁相互作用之間的相互作用。

雖然這兩種效應削弱作為電子動議進一步分開，是如此的磁相互作用，然後幾乎完全遮蔽環境磁場雜訊。

孤立的相互作用

應對這種雜訊的一種方法是完全隔離的環境 — — 在量子資訊處理中常用的一種技術所產生的電子。

這是概念Shlomi 科特勒，來自魏茨曼科學研究所、 以色列和同事通過讓他們精湛的測量結果。

科特勒說該隊的測量進行規模，事實上，這是一番異國情調 — — 兩個微米。

這是大腸桿菌細菌的大小，意思最有統治力的過程不是電子之間的力而是噪音。

他進一步解釋說用於團隊，使其測量的主要工具是"無消相干子空間"— — 一種系統完全脫離其環境，以保護資訊的量子計算的技術。

科特勒比喻這種試圖測量一個豌豆大小的漂浮在海面上，與波波巨大的移動它不正常，跨公里距離的雜訊測量的困難。

雖然它最初似乎幾乎不可能作出 （由於豌豆的恒定的運動） 測量，訣竅將浮旁邊的豌豆。

在這種情況下，豌豆和觀察員，同樣的效果會有一波，海浪的影響可以說微不足道。

在研究人員的實驗中，一個電子正試圖感覺到對方的磁場。

但這一領域騎在電磁雜訊在實驗室中，這是萬倍，科爾說。

唯一的途徑，使這種測量方法可能是放置兩個電子在磁雜訊方面平等的基礎上。

這種方式，電磁雜訊變得無關緊要。

 

離子內的： 實驗裝置

要這樣做，該團隊使用兩個鍶 (88Sr+ ) 離子，在一個固定的距離，從彼此舉行使用 Paul 離子阱 2 μ m 的真空室中。

每個離子具有單一的基態，自旋-1/2 價電子和無核自旋。

團隊使用雷射器調諧到離子原子的躍遷，操縱電子和他們準備好在那裡的一個電子的北極地區正面臨著北極的另一個初始狀態。

喜歡常規磁棒，像兩極相互排斥和會旋轉，從而進行交互。

但是當磁鐵電子在這種情況下，量子效應開始起作用，電子捲入如科特勒所形容的"兩個北 — — 北和南 — — 南面臨狀態"。

拉長的糾纏

更奇怪的是，這自然創造 15 糾纏持續 s — — 為系統在相干，量子態保持相當長的時間。

之後，研究人員使用雷射脈衝來檢測"其北極是否面臨或反朝對方"。

通過改變兩個離子之間分離，他們是能夠測量的磁相互作用作為一個功能的距離 — — 確認預期的逆立方強度 （1 /d3） 相互作用的依賴性。

科爾特告訴非議雖然結果本身並不令人驚訝 — — 當前的理論都說磁性同樣表現在所有的尺度 — — 這是多長時間電子被纏住，那是個意外。

我們主要的驚訝的一致性 — — 電子量子機械表現為人類規模工期的事實 （15 s 和更多） 和磁性的微小力量雖仍然足夠強壯去糾纏這兩個粒子，這段時間。

在許多方面這是前所未有的。

傳統上，量子力學是思想工作小系統在短時間尺度。團隊的系統是相當大 — — 2 μ m，因此，幾乎宏觀 — — 它還保存相當長的時間糾纏的量子機械屬性。

科爾指出，將近 20 年前，量子計算實驗適應先進光譜的工具來生成大量的粒子之間的糾葛和光譜技術已在實驗量子計算領域至今的驅動力。

現在，科爾特的研究已經把這通過使用量子計算工具來做一個非常敏感的光譜實驗。

我們相信這種趨勢將繼續能夠在不久的將來取得豐碩成果，他說。

無法驗證在微米級的磁場力的行為，團隊的系統可以用於設置"異常旋轉力量，可能會發揮超出標準模型的物理界。

但它也可以廣義和應用到其他場景中，如量子錯誤修正協定。

這項研究發表在自然.

關於作者

Tushna 糧食是非議的記者

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2014%2Fjun%2F19%2Felectrons-magnetic-interactions-isolated-at-long-last