Центральное понятие в квантовой механике — это уровень энергии. Когда квантово-механическая система, такая как атом, поглощает квант энергии света, она возбуждается с более низкого энергетического уровня на более высокий. Изменение разделения уровней энергии называется частотной модуляцией.
В квантовых устройствах частотная модуляция используется для управления взаимодействиями, индуцирования переходов между квантовыми состояниями и создания искусственных энергетических структур.«Основы квантово-механической частотной модуляции известны с 1930-х годов. Однако прорыв в различных квантовых технологиях в 2000-х годах создал потребность в понимании и улучшении теоретических инструментов квантовых систем при частотной модуляции», — говорит Матти Сильвери, в настоящее время доктор наук. из Университета Оулу.
Понимание и использование частотной модуляции важно для разработки более точных квантовых устройств и более быстрых квантовых вентилей для малых квантовых компьютеров ближайшего будущего. Область исследований квантовых устройств и вычислений быстро растет, и в последнее время она привлекла также инвестиции от крупных технологических компаний, таких как Google, Intel, IBM и Microsoft.«Мы хотели проанализировать недавний экспериментальный и теоретический прогресс с различными видами квантовых систем с частотной модуляцией.
Мы надеемся ускорить исследования в этой области», — добавляет доцент Сорин Параоану из Университета Аалто.В статье обсуждается физика частотной модуляции в сверхпроводящих квантовых цепях, ультрахолодных атомах, центрах вакансий азота в алмазе и наноэлектромеханических резонаторах. С помощью этих платформ уровни энергии можно точно регулировать с помощью напряжения, микроволн или лазеров в различных экспериментальных условиях.
Теоретические результаты статьи являются общими и могут быть применены к различным квантовым системам.