Yayınlanan bir çalışmada Doğa İletişimiBir araştırma ekibi, bir yüzeydeki bireysel atomik dönüşlerdeki kuantum girişiminin tamamen elektriksel kontrolünü gösteriyor.
Kuantum girişimi, bir sistem, yapıcı veya yıkıcı girişim üreten göreceli fazlar ile durumların süperpozisyonunda mevcut olduğunda ortaya çıkar. Bunun bir örneği Landau-Zener-Stückelberg-Majorana (LZSM) girişimidir; bu girişim, kuantum iki seviyeli bir sistemin enerji seviyesi diyagramındaki bir anti-çaprazlama yoluyla tekrar tekrar çalıştırılması ve birden fazla adyabatik olmayan geçişe maruz kalması durumunda ortaya çıkar.
Bu mekanizma, hızlı ve güvenilir kuantum kontrolü için güçlü bir araçtır, ancak birden fazla dönüşün hassas bir şekilde bir araya getirilebildiği ve talep üzerine kontrollü bir şekilde birleştirilebildiği atomik ölçekte bir kuantum mimarisinde ayarlanabilir LZSM girişimini elde etmek önemli bir zorluk olmaya devam etmektedir.
Bu çalışmada, elektron spin rezonans taramalı tünelleme mikroskobu (ESR-STM) olarak bilinen özel yapım gelişmiş bir mikroskop kullanılarak araştırmacılar, yalıtkan filmlerdeki bireysel ve birleşik atomik dönüşlerdeki LZSM kuantum girişimini kontrol etmek için tamamen elektrikli bir yöntem geliştirdiler.
Güçlü elektrik alanlarıyla atomik olarak sınırlandırılmış uç-atom etkileşimlerini modüle ederek, dönüş durumlarını anti-geçişlerden hızla geçirdiler ve çoklu foton rezonansları ve dönüş-transfer torkunun imzaları dahil olmak üzere zengin girişim modellerini gözlemlediler.
Ayarlanabilir etkileşimlerle birleştirilmiş dönüşlerde ölçülen çok seviyeli LZSM spektrumları, çok cisimli enerji manzaralarına bağlı olarak farklı girişim desenleri gösterdi.
Bu bulgular, güçlü bir şekilde yönlendirilen rejimde, spin tabanlı kuantum işlemcilerde tamamen elektrikli kuantum manipülasyonu için yeni yollar açıyor. Bu çalışma, atomik ölçekte hızlı ve sağlam kuantum durum manipülasyonu için yeni olanaklar sunuyor.
Araştırmacılar, Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü’nden Prof. Yang Kai ve Uluslararası İberya Nanoteknoloji Laboratuvarı’ndan Prof. Joaquín Fernández-Rossier tarafından yönetildi.
