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基于对称性的量子计算等



  基于对称性的量子计算
  
  粒子的运动行为依赖于它所受到的力,另一方面,对称性也影响粒子的运动行为.最近美国国家标准与技术研究所(NIST)的Anderlini 等提出了一个普遍方法,使用“交换对称”操控超冷中性原子间的相互作用.这可能是指向实际量子计算的重要一步.被光学晶格捕获的超冷原子阵列是存储量子比特的理想物理体系,因为它们与外部环境的随机耦合很弱.量子信息的处理要求携带量子比特的两个冷原子间发生可控的相互作用,并且相互作用依赖于冷原子所处的量子态.所谓交换对称是指在两个全同粒子交换之后,没有可测量的量发生改变.交换对称把粒子分为两类:费米子(用反对称波函数描述)和玻色子(用对称波函数描述).
  在Anderlini 等的实验中,87Rb是玻色子,其总体波函数是对称的.但总体波函数有两个分量:一是自旋分量,用于描述原子的内态;二是空间分量,用于描述原子的位置.两个分量的关联需保证总体波函数是对称的,这意味着,如果自旋分量是反对称的,则空间分量也应是反对称的(阻止粒子相互靠近),如此类推.Anderlini 等把量子信息存储于波函数的自旋分量中(自旋分量可以是对称的、反对称的,或是两者的叠加),结果就决定了原子间的碰撞特性.大约10000个87Rb原子对被束缚在光学晶格中,其中每一对的两个原子可以分处于两个势阱中,或者通过降低其间的势垒,令它们接触.借助于磁场梯度的帮助,实验者得以并行操控所有的原子对,按照原子系综的内部量子态重新安排它们的空间位置.进而通过重复测量,描绘出量子态的演化过程.此外,量子信息在两原子间的交换(swap)操作,也被完成.
  (戴闻 编译自 Nature,2007,448:422 ,452)
  
  Cr原子气的玻色-爱因斯坦凝聚——量子铁磁流体
  
  具有电偶极矩或磁偶极矩的原子(或分子)气,在逼近绝对零度的降温过程中,可能发生对称破缺的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC). 最近,来自德国斯图加特大学物理研究所的Lahaye 等,对52Cr 原子气首次实现了伴有强偶极相互作用的BEC . 52Cr 原子气的各向同性BEC,已于2005年被实现(A.Griesmaier et al. Phys. Rev. Lett.2005, 94:160401), Lahaye 等的创新之处在于:通过Feshbach共振,减弱原子间通常的接触相互作用,以至于52Cr 原子间的各向异性磁偶极相互作用相对于前者大大增强.
  52Cr 原子具有大的磁偶极矩(μ = 6 μB ),而磁偶极相互作用的相对强度εdd取决于μ2 与原子s 波散射长度a 之比.研究者利用Feshbach共振(共振场强 B0 = 589G,外加场B 略大于B0 ,例如B-B0 = 2G),减小a值,增大εdd,最终获得了椭球状凝聚体.以 A = Ry /Rz 表示椭球尺寸的纵横比(其中Ry和Rz分别表示椭球y轴和z轴方向的尺寸),Lahaye 等发现,对于大的εdd (εdd = 0.75),在关闭捕获之后, ......
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摘自:物理
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