Research press release


Nature Physics

Long-range quantum manipulation

2つの原子を適切に調整すると、原子にとってはかなりの距離である数マイクロメートル離れていても、片方の原子を使ってもう片方の量子状態を制御できる。この研究成果が、今週のNature Physicsオンライン版で報告されている。これによって量子もつれを制御して操作できるようになるだろう。これは、量子物理の特性を計算や通信のような用途に利用するプロトコルの重要な要素である。

高い励起状態にある電子をもつ中性原子である「リュ-ドベリ」原子が強く相互作用すると、単一の粒子では可能な特定の量子遷移が、集団では禁止されると予測されている。今回、A BrowaeysたちとM Saffmanたちによって、個々に捕捉されたリュードベリ原子の対で、このメカニズムが独立して観測された。このような設定では、原子間の相互作用と同様に個々の原子も制御でき、実用化に適したプラットフォームになるはずである。

When two atoms are suitably prepared, one can be used to control the quantum state of the other, even if they are several micrometres apart - a considerable distance for atoms. These results, reported online this week in Nature Physics, should enable controlled manipulation of quantum entanglement. This is the key ingredient in protocols that harness the properties of quantum physics for applications like computation and communication.

It has been predicted that when individual ‘Rydberg’ atoms -neutral atoms with electrons in highly excited states - strongly interact, certain quantum transitions that are possible for a single particle are forbidden for the collective. This mechanism has now been independently observed for pairs of individually trapped Rydberg atoms by the groups of Antoine Browaeys and Mark Saffman. In these settings, both the individual atoms as well as the interaction between them can be controlled, meaning that they should be a suitable platform for practical applications.

doi: 10.1038/nphys1183


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