科學家利用電場旋轉電子的自旋

Scientists rotate electron spin with electric field
http://www.physorg.com/news113146441.html

November 01, 2007

Delft 科技大學 Kavli 奈米科學研究所與 物質基礎研究基金會 (FOM) 的研究者只利用電場就成功地控制單一電子的自旋（spin）。這無疑以一種更簡單方式體現了（未來）超快速量子電腦的基石。

科學家將在 11/1 的 Science Express 上發表他們的研究。

如果這種自旋要當作為未來量子電腦的基石使用的話，控制單一電子的自旋是必要的。一個電子不只是有電荷，因為它的自旋，故其行為也像是一個微小磁鐵。

在一個磁場中，自旋指出的方向能與磁場相同，或相反，不過量子力學的法則也允許自旋同時存在於二種狀態。因此，電子的自旋非常有希望能夠成為「尚未被發展出來的」量子電腦的基石；這種電腦，在某些應用上，比傳統電腦還要更加強大。

該研究令人驚訝的地方在於自旋能被電場旋轉。然而，我們從相對論知道，一個移動中的電子，猶如它是個磁場一樣，能「感覺」一個電場。研究者 Katja Nowack 與 Frank Koppens 博士因此聚焦在使一個電子行經一個快速改變的電場。在與 Yuli V. Nazarov 教授，Kavli 奈米科學研究所的理論研究者，的合作下，他們證明確實能辦到這件事。

利用電場而非磁場來控制自旋的優勢在於，它比磁場更容易產生。要對每一個電子個別控制自旋 -- 這是建造一部量子電腦的需求 -- 利用電場也比較容易。該團隊由 Lieven Vandersypen 博士領導，現在要將這項技術應用到數個電子上。

※ 相關報導：

＊ Coherent Control of a Single Electron Spin with Electric Fields
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1148092

K. C. Nowack, F. H. L. Koppens, Yu. V. Nazarov, L. M. K.
Vandersypen
Science Express, Published Online November 1, 2007
DOI: 10.1126/science.1148092

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