Sub-10 attoseconds manipulation of quantum phases and single-molecule quantum computing

量子相的亚 10 阿秒操纵和单分子量子计算

基本信息

项目摘要

We have succeeded in controlling quantum interference of two vibrational wave-packets in a molecule almost completely, and in observing its temporal evolution in real time. In this real-time observation, we have demonstrated that the temporal evolution of a wave packet is sensitive to the relative phases among the vibrational eigenstates within the wave packet. By using our high-precision interferometric technique, it is possible to read and write a "population code" which is a population ratio among the vibrational eigenstates of a molecule. In the present study, we have demonstrated that the combination of the real-time observation and the population code can provide full quantum information of a wave packet. Moreover we have developed a novel technique to visualize quantum standing-waves (quantum ripples) generated transiently by the wave-packet interference with picometer and femtosecond spatiotemporal resolution. Very recently we have succeeded in tailoring such a visualized spatiotemporal Image (quantum fabric).We have also succeeded in developing a molecular memory based on our advanced interferometric techniques. This molecular memory is a quantum memory where each vibrational eigenstate serves as a bit, and both amplitude and phase information can be read and written. The superposition of those vibrational eigenstates can be used as a qubit. Moreover we have developed quantum gate and algorithm to apply this molecular memory to quantum information processing. A series of these achievements indicates a possibility of molecule-based optical-phase memory and quantum computer.
我们已经成功地几乎完全控制了分子中两个振动波包的量子干涉,并实时观察了其时间演化。在这种实时观察中,我们证明了波包的时间演化对波包内振动本征态之间的相对相位敏感。通过使用我们的高精度干涉技术,可以读取和写入“种群代码”,即分子振动本征态之间的种群比率。在本研究中,我们证明了实时观测和布居码的结合可以提供波包的完整量子信息。此外,我们还开发了一种新技术,可以以皮米和飞秒时空分辨率可视化波包干扰瞬时产生的量子驻波(量子波纹)。最近,我们成功地定制了这样一个可视化的时空图像(量子结构)。我们还成功地开发了基于先进干涉技术的分子存储器。这种分子存储器是一种量子存储器,其中每个振动本征态充当一个比特,并且可以读取和写入幅度和相位信息。这些振动本征态的叠加可以用作量子位。此外,我们还开发了量子门和算法,将这种分子存储器应用于量子信息处理。这些一系列成就表明了基于分子的光相位存储器和量子计算机的可能性。

项目成果

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Coherent Control with Attosecond Precision Applied to Vibrational Wave-Packets in Molecules
阿秒精度相干控制应用于分子振动波包
Visualizing picometric quantum ripples of ultrafast wave-packet interference
  • DOI:
    10.1126/science.1121240
  • 发表时间:
    2006-03-17
  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Katsuki, H;Chiba, H;Ohmori, K
  • 通讯作者:
    Ohmori, K
アト秒精度のコヒーレント制御-分子振動波束への応用-
阿秒级精度的相干控制 - 分子振动波包的应用 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y.Kobayashi;大森賢治
  • 通讯作者:
    大森賢治
Kenji Ohmori: "High precision molecular wave-packet interferometry with Hg-Ar dimers"Phys.Rev.Lett.. 91. 243003 (2003)
Kenji Ohmori:“Hg-Ar 二聚体的高精度分子波包干涉测量”Phys.Rev.Lett.. 91. 243003 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
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