JILA 和哈佛大學的研究人員使用 Floquet 工程來控制超冷鉀銣分子之間的相互作用，觀察兩軸扭曲動力學，該動力學可以產生用於先進量子感測的糾纏態。
這種方法操縱分子的自旋狀態，提供對磁性系統和多體現象的見解。
用自旋探索量子現象
量子自旋之間的相互作用是宇宙中一些最有趣的 泰國 電話號碼庫 現象的基礎，例如超導體和磁鐵。然而，物理學家很難在實驗室中設計可複製這些相互作用的可控系統。
現在，在最近發表的《自然》論文中，JILA 和NIST 研究員、科羅拉多大學博爾德分校物理學教授Jun Ye 和他的團隊，以及哈佛大學Mikhail Lukin 小組的合作者，在稱為Floquet 工程的過程中使用週期性微波脈衝，在適合研究基本磁性系統的系統中調節超冷鉀銣分子之間的相互作用。此外，研究人員觀察到系統內的兩軸扭曲動力學，這可以產纏態，以增強未來的量子感測。
在這項實驗中，研究人員操縱了極性的超冷鉀銣分子。由於極性分子是量子模擬的一個有前途的平台，因此使用 Floquet 工程的可調諧分子相互作用可以為理解其他量子多體系統打開新的大門。
「人們對使用這些量子系統很感興趣，尤其是極性分子——人們對許多新的物理效應很敏感，因為這些分子具有豐富的能量結構，取決於許多不同的物理常數，」JILA 研究生解釋道，以及該研究的第一作者考爾德·米勒。 “因此，如果我們能夠設計它們的相互作用，原則上，我們就可以創建糾纏態，從而為新物理提供更好的靈敏度。”
增強量子感測
Floquet 工程已成為驅動物理系 調查回應的連結分享：高效率的資料收集 統內互動的有用技術。這種方法就像「量子頻閃燈」一樣，可以透過調整閃光的速度和強度來創造不同的視覺效果，例如使物體看起來慢動作甚至靜止。
同樣，透過使用週期性微波脈衝來驅動系統，科學家可以透過控製粒子如何相互作用來產生不同的量子效應。
「在我們的舊設置中，我們可以驅動的脈衝數量受到限制，」葉研究團隊的 JILA 研究生、本研究的作者之一 Annette Carroll 說道。 「因此，我們與電子商店合作開發了一種基於 FPGA 的任意波形產生器，它使我們現在能夠應用數千個脈衝。這意味著我們不僅可以設計出消除單粒子雜訊的脈衝序列，還可以修改系統中的相互作用。實現對量子態的精確控制
在實施 Floquet 工程之前，研究人員首先在分子的兩個最低旋轉狀態中編碼量子資訊（儘管分子有更多的狀態）。使用初始微波脈衝，分子被置於這兩種「自旋」狀態的量子疊加中。
在對資訊進行編碼後，研究人員使用 Floquet 工程技術來看看是否可以調整特定類型的量子交互作用，即 XXZ 和 XYZ 自旋模型。這些模型描述了粒子固有的量子自旋如何相互作用，這是理解磁性材料和其他多體現象的基礎。
雖然物理學家使用數學建構的布洛赫球體來展示這些模型中自旋如何演化，但可以更容易地將分子視覺化為根據它們與鄰居或舞伴的互動方式改變其舞蹈模式。這些分子舞者可能會從拉動或推動它們的伙伴轉變，這在量子層面上可以等同於自旋方向的變化。
在這項研究中，「量子頻閃燈」或Floquet 工程推動了分子之間相互作用的這些變化，研究人員證實，這種變化產生了與使用外加電場微調相互作用產生的自旋動力學類似的自旋動力學。此外，研究人員精確控制脈衝序列，以實現使用電場無法產生的不太對稱的相互作用。
觀察兩軸扭轉動力學
科學家也觀察到他們的技術產生了兩軸扭轉動力學。
兩軸扭曲涉及沿著兩個不同的軸推 印度數據 動和拉動量子自旋，這可能導致高度糾纏態。這個過程對於推進感測和精確測量非常有價值，因為它可以有效地創建自旋壓縮態。這些狀態減少了自旋系統一個組件中的量子不確定性，同時增加了另一個正交組件中的量子不確定性，從而提高了光譜實驗的靈敏度。
「當我們看到兩軸扭轉的最初特徵時，我們感到非常興奮，」米勒說。我們不確定是否能夠使其發揮作用，但我們嘗試了，一天半後，很明顯我們收到了信號。
兩軸扭轉的概念早在90 年代初就被提出，但其在兩個JILA 實驗室的實現要等到2024 年。 除了葉和他的團隊的這項工作之外，JILA 和NIST 研究員、科羅拉多大學博爾德分校物理學教授James湯普森和他的團隊使用了一種完全不同的方法來研究原子——腔量子電動力學，或腔 QED——今年也展示了兩軸扭曲。規劃未來的研究工作
儘管研究小組沒有嘗試檢測系統中的糾纏，但他們計劃在未來這樣做。
「最合乎邏輯的下一步是改進我們的檢測，這樣我們就可以真正驗證糾纏態的生成，」米勒補充道。