کوپلینگ اسپین فوتون قوی در سیلیکون با نرم افزار متلب

کوپلینگ اسپین فوتون قوی در سیلیکون با MATLAB

در این بخش پروژه کوپلینگ اسپین فوتون قوی در سیلیکون با نرم افزار MATLAB را آماده کرده ایم که براساس مقاله Strong spin-photon coupling in silicon انجام شده است. در ادامه توضیحاتی از چکیده و مقدمه مقاله ارائه شده و فیلم و تصاویر خروجی پروژه در محیط متلب قرار داده شده است.

معرفی مقاله و پروژه

در این مقاله کوپلینگ (جفت شدگی) قوی یک اسپین الکترون و یک فوتون مایکروویو گزارش می شود. اسپین الکترون در یک نقطه کوانتومی دوگانه سیلیکونی به دام افتاده و فوتون مایکروویو در یک تشدید کننده ابررسانا با امپدانس بالا روی تراشه ذخیره می شود. مؤلفه میدان الکتریکی فوتون با حفره ای مستقیم به دوقطبی بار الکترون در دو نقطه و به طور غیرمستقیم با اسپین الکترون از طریق یک گرادیان میدان مغناطیسی محلی قوی از یک ریز مغناطیس مجاور جفت می شود. این نتیجه راه را برای تحقق شبکه های بزرگی از رجیسترهای کیوبیت اسپین مبتنی بر نقاط کوانتومی باز می کند و مانع اصلی را برای محاسبات کوانتومی مقیاس پذیر با کیوبیت های اسپین از بین می برد.

مقدمه مقاله

برهمکنش نور با ماده تاثیر عمیقی بر توسعه نظریه کوانتومی داشته است که از کشف اثر فوتوالکتریک شروع می شود. یک فوتون منفرد می تواند یک الکترون منفرد را از یک جامد آزاد کند به شرطی که انرژی فوتون از انرژی پیوند الکترونی ماده بیشتر باشد. این مشاهدات نشان می دهد که نور از کوانتم تشکیل شده اما به یک برهم کنش منسجم بین نور و ماده متکی نیست. در الکترودینامیک کوانتومی حفره، یک فوتون در یک حفره ذخیره می شود به طوری که تعامل آن با یک اتم رزونانس یا سیستم دو سطحی دیگر در حفره افزایش می یابد تا جایی که یک کوانتوم انرژی به طور منسجم بین حالت فوتون حفره و اتم تبادل می شود.

این رژیم به عنوان رژیم کوپلینگ قوی شناخته می شود و در طیف گسترده ای از پلتفرم های آزمایشی، از اتم ها گرفته تا کیوبیت های ابررسانا و نقاط کوانتومی خودساخته، با استفاده از فوتون های نوری یا مایکروویو به دست آمده است. با توجه به اینکه حفره ها در طول فواصل ماکروسکوپی گسترش می‌یابند، می توان از برهم کنش حفره و اتم منسجم برای جفت کردن غیر مستقیم اتم‌های جدا شده، به صورت منسجم استفاده کرد و مسیری برای محاسبات کوانتومی مقیاس پذیر ارائه داد. این چشم انداز کار نظری و تجربی گسترده ای را برای دستیابی به رژیم جفت شدگی قوی با نقاط کوانتومی نیمه هادی تعریف شده گیت، یک پلت فرم پیشرو برای تحقق مدارهای کوانتومی ایجاد کرده است.

---

---

تصاویری از خروجی