論文の概要: Towards atomic-resolution quantum measurements with coherently-shaped free electrons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.00348v1
• Date: Sat, 31 Oct 2020 19:54:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-26 05:40:18.980790
• Title: Towards atomic-resolution quantum measurements with coherently-shaped free electrons
• Title（参考訳）: コヒーレント形状自由電子を用いた原子分解能量子測定に向けて
• Authors: Ron Ruimy, Alexey Gorlach, Chen Mechel, Nicholas Rivera and Ido Kaminer
• Abstract要約: 本稿では、レーザーパルスによってコヒーレントに形状された自由電子を利用して、材料中の量子コヒーレンスを測定する手法を提案する。 レーザー形電子のエネルギースペクトルによって、量子ビットのブロック球状態とデコヒーレンス時間を測定することができることを示す。 提案手法は超高速透過電子顕微鏡(UTEM)で実装でき、量子系の状態の完全な評価に向けた道を開くことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Free electrons provide a powerful tool to probe material properties at atomic-scale spatial resolution. Recent advances in ultrafast electron microscopy enable the manipulation of free electron wavefunctions using laser pulses. It would be of great importance if one could combine the spatial resolution of electron probes with the ability of laser pulses to probe coherent phenomena in quantum systems. To this end, we propose a novel technique that leverages free electrons that are coherently-shaped by laser pulses to measure quantum coherence in materials. Developing a quantum theory of electron-qubit interactions in materials, we show how the energy spectrum of laser-shaped electrons enables measuring the qubit Block-sphere state and decoherence time (T2). Finally, we present how such shaped electrons can detect and quantify superradiance from multiple qubits. Our scheme could be implemented in an ultrafast transmission electron microscope (UTEM), opening the way towards the full characterization of the state of quantum systems at atomic-scale resolution.
• Abstract（参考訳）: 自由電子は原子スケールの空間分解能で材料特性を探査する強力なツールを提供する。 超高速電子顕微鏡の最近の進歩は、レーザーパルスを用いた自由電子波動関数の操作を可能にする。 電子プローブの空間分解能とレーザーパルスの量子系におけるコヒーレント現象の観測能力とを組み合わせることができれば、非常に重要である。 この目的のために, レーザーパルスによってコヒーレント形状の自由電子を利用して物質中の量子コヒーレンスを測定する新しい手法を提案する。 材料中の電子量子ビット相互作用の量子論を展開し、レーザー形電子のエネルギースペクトルが量子ビットブロック球状態とデコヒーレンス時間(t2)を測定する方法を示す。 最後に、このような形状の電子が複数の量子ビットから超放射を検出・定量化する方法を示す。 提案手法は超高速透過電子顕微鏡(UTEM)で実装でき、原子スケールでの量子系の状態の完全な評価に向けた道を開くことができる。

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