論文の概要: Tomographic imaging of complete quantum state of matter by ultrafast
diffraction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.11899v1
- Date: Tue, 22 Dec 2020 09:52:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-19 22:14:37.891565
- Title: Tomographic imaging of complete quantum state of matter by ultrafast
diffraction
- Title（参考訳）: 超高速回折による物質の完全量子状態のトモグラフィーイメージング
- Authors: Ming Zhang, Shuqiao Zhang, Haitan Xu, Hankai Zhang, Xiangxu Mu, R. J.
Dwayne Miller, Anatoly Ischenko, Oriol Vendrell, Zheng Li
- Abstract要約: 量子トモグラフィーは量子光学、量子コンピューティング、量子情報に大きな影響を与えた。
ここでは、悪名高い次元問題を克服するための理論的進歩を示す。
新しい理論はこの問題を解決し、量子トモグラフィーを超高速物理学の真に有用な方法論とした。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.0532715523073355
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: With the ability to directly obtain the Wigner function and density matrix of
photon states, quantum tomography (QT) has had a significant impact on quantum
optics, quantum computing and quantum information. By an appropriate sequence
of measurements on the evolution of each degreeof freedom (DOF), the full
quantum state of the observed photonic system can be determined. The first
proposal to extend the application of QT to reconstruction of complete quantum
states of matter wavepackets had generated enormous interest in ultrafast
diffraction imaging and pump-probe spectroscopy of molecules. This interest was
elevated with the advent of ultrafast electron and X-ray diffraction techniques
using electron accelerators and X-ray free electron lasers to add temporal
resolution to the observed nuclear and electron distributions. However, the
great interest in this area has been tempered by the illustration of an
impossibility theorem, known as the dimension problem. Not being able to
associate unitary evolution to every DOF of molecular motion, quantum
tomography could not be used beyond 1D and categorically excludes most
vibrational and all rotational motion of molecules. Here we present a
theoretical advance to overcome the notorious dimension problem. Solving this
challenging problem is important to push imaging molecular dynamics to the
quantum limit. The new theory has solved this problem, which makes quantum
tomography a truly useful methodology in ultrafast physics and enables the
making of quantum version of a molecular movie. With the new theory, quantum
tomography can be finally advanced to a sufficient level to become a general
method for reconstructing quantum states of matter, without being limited in
one dimension. Our new concept is demonstrated using a simulated dataset of
ultrafast diffraction experiment of laser-aligned nitrogen molecules.
- Abstract（参考訳）: 光子状態のウィグナー関数と密度行列を直接得る能力により、量子トモグラフィー(QT)は量子光学、量子コンピューティング、量子情報に多大な影響を与えた。
各自由度(DOF)の進化に関する適切な一連の測定により、観測されたフォトニクス系の完全な量子状態を決定することができる。
qtを物質波の完全な量子状態の再構成に応用する最初の提案は、超高速回折イメージングと分子のポンププローブ分光に多大な関心を寄せた。
この関心は、観察された核と電子の分布に時間分解能を加えるために電子加速器とX線自由電子レーザーを用いた超高速電子とX線回折技術の出現によって高まった。
しかし、この領域に対する大きな関心は次元問題として知られる不可能定理の挿絵によって引き起こされている。
ユニタリ進化を分子運動のあらゆるdofと結びつけることができないため、量子トモグラフィーは1d以外には使用できず、分子のほとんどの振動と全ての回転運動をカテゴリー的に排除した。
ここでは、悪名高い次元問題を克服するための理論的進歩を示す。
この問題を解くことは、イメージング分子動力学を量子限界に押し上げるために重要である。
新しい理論はこの問題を解決し、量子トモグラフィーを超高速物理学の真に有用な方法論とし、分子膜の量子バージョンの作成を可能にした。
新しい理論により、量子トモグラフィーは最終的に1次元に制限されることなく、物質の量子状態を再構築する一般的な方法となるのに十分なレベルに進むことができる。
レーザーアライメント窒素分子の超高速回折実験のシミュレーションデータセットを用いて,新しい概念を実証した。
関連論文リスト
- Quantum error correction of motional dephasing using optical dressing [1.8894050583899684]
我々は、Rydberg polaritonとして知られる集合量子重ね合わせ状態における新しいプロトコルの有効性を実証する。
ラマンレーザーを用いた光ドレッシングによる我々のプロトコルは、デフォーカスをキャンセルし、コヒーレンス時間を1桁以上向上させることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-09-07T09:15:41Z) - Quantum Information Processing with Molecular Nanomagnets: an introduction [49.89725935672549]
本稿では,量子情報処理の導入について紹介する。
量子アルゴリズムを理解し設計するための基本的なツールを紹介し、分子スピンアーキテクチャ上での実際の実現を常に言及する。
分子スピンキュートハードウェア上で提案および実装された量子アルゴリズムの例を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-31T16:43:20Z) - Photonic Quantum Computing [0.0]
フォトニック量子計算は、量子計算を行う物理系として光子を用いる。
場は主に離散変数と連続変数のフォトニック量子計算に分けられる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-04T11:09:04Z) - Multichromatic Quantum Superpositions in Entangled Two-Photon Absorption
Spectroscopy [0.0]
この研究は、エネルギー重畳を含むことで光子を関連付ける別の方法を考える。
我々は,光子対状態の多色量子重ね合わせ(色重ね合わせ)が有機色素の光学特性に与える影響について検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-01T15:16:39Z) - All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond [52.77024349608834]
マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。
我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。
この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-14T08:34:11Z) - Ultra-long photonic quantum walks via spin-orbit metasurfaces [52.77024349608834]
数百光モードの超長光子量子ウォークについて報告する。
このセットアップでは、最先端の実験をはるかに超えて、最大320の離散的なステップで量子ウォークを設計しました。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-28T19:37:08Z) - Quantum state tomography of molecules by ultrafast diffraction [5.0544023055806235]
分子の回転波パケットからの超高速コヒーレント回折のためのフレームワークを提案する。
我々は、超高速電子回折のための新しい量子状態トモグラフィーを構築し、分子量子状態を特徴づける。
任意の自由度で分子の密度行列を再構築する能力は、分子の量子状態に対する前例のない明確な見方を与える。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-28T12:07:56Z) - Photon-mediated Stroboscopic Quantum Simulation of a $\mathbb{Z}_{2}$
Lattice Gauge Theory [58.720142291102135]
格子ゲージ理論(LGT)の量子シミュレーションは、非摂動粒子と凝縮物質物理学に取り組むことを目的としている。
現在の課題の1つは、量子シミュレーション装置に自然に含まれない4体(プラケット)相互作用が現れる1+1次元を超えることである。
原子物理学の最先端技術を用いて基底状態の調製とウィルソンループの測定方法を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-27T18:10:08Z) - Ultrafast non-destructive measurement of the quantum state of light
using free electrons [0.0]
光の完全量子状態の量子光学的検出に自由電子を用いることを提案する。
量子光との相互作用の前後における電子の正確な制御が、光子統計の抽出にどのように役立つかを示す。
我々の研究は、電子-光相互作用の超高速持続時間、高非線形性、非破壊性を利用する新しい種類の光検出器への道を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-22T14:59:31Z) - Quantum Hall phase emerging in an array of atoms interacting with
photons [101.18253437732933]
位相量子相は現代物理学の多くの概念の根底にある。
ここでは、トポロジカルエッジ状態、スペクトルランダウレベル、ホフスタッターバタフライを持つ量子ホール相が、単純な量子系に出現することを明らかにする。
このようなシステムでは、古典的なディックモデルによって記述されている光に結合した2レベル原子(量子ビット)の配列が、最近、低温原子と超伝導量子ビットによる実験で実現されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-18T14:56:39Z) - Quantum Simulation of 2D Quantum Chemistry in Optical Lattices [59.89454513692418]
本稿では,光学格子中の低温原子に基づく離散2次元量子化学モデルのアナログシミュレータを提案する。
まず、単一フェルミオン原子を用いて、HとH$+$の離散バージョンのような単純なモデルをシミュレートする方法を分析する。
次に、一つのボゾン原子が2つのフェルミオン間の効果的なクーロン反発を媒介し、2次元の水素分子の類似性をもたらすことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-21T16:00:36Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。