自由电子的量子逻辑门

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斯特凡·洛夫勒¹, 托马斯·沙辛格^1,2, 彼得·哈特尔³, 陆鹏涵^4,5, 拉法尔·E·杜宁-博尔科斯基⁴, 马丁·奥伯梅尔⁶、曼努埃尔·德里斯⁶, 达格玛·格特森⁶和彼得·沙茨施奈德^1,2

¹大学透射电子显微镜服务中心，TU Wien, Wiedner Hauptstraße 8-10/E057-02, 1040 Wien, Austria
²固体物理研究所，维也纳工业大学，Wiedner Hauptstraße 8-10/E138-03, 1040 Wien, 奥地利
³CEOS Corrected Electron Optical Systems GmbH, Englerstraße 28, 69126 海德堡, 德国
⁴恩斯特·鲁斯卡电子显微镜和光谱学中心 (ER-C) 和 Peter Grünberg 研究所，于利希研究中心，52425 Jülich，德国
⁵亚琛工业大学, Ahornstraße 55, 52074 亚琛, 德国
⁶电子实验室 (LEM)，卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT)，Engesserstraße 7, 76131 Karlsruhe, 德国

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涡旋电子的拓扑电荷 $m$ 跨越无限维希尔伯特空间。选择由 $m=pm 1$ 跨越的二维子空间，透射电子显微镜（TEM）中的束电子可以被视为在柱中自由传播的量子位（qubit）。电子光学四极透镜的组合可以作为一种通用装置，由实验者自行决定操纵此类量子位。我们建立了一个 TEM 探针形成透镜系统作为量子门，并通过数值和实验证明了其作用。带有像差校正器的高端 TEM 是此类实验的一个有前景的平台，为在电子显微镜中研究量子逻辑门开辟了道路。

特色图片：左：电子光学装置示意图。中：入射波函数。右：变换后的出射波函数和实验强度分布。

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@article{Loffler2023quantumlogicgate，doi = {10.22331/q-2023-07-11-1050}，url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-07-11-1050}，title = {量子自由电子逻辑门}，作者 = {L{“{o}}ffler、Stefan 和 Schachinger、Thomas 和 Hartel、Peter 和 Lu、Peng-Han 和 Dunin-Borkowski、Rafal E. 和 Obermair、Martin 和 Dries、Manuel和 Gerthsen、Dagmar 和 Schattschneider、Peter}，期刊 = {{Quantum}}，issn = {2521-327X}，出版商 = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}，卷 = {7}，页数 = {1050}，月份 = 2023 月，年份 = {XNUMX} }

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Sumber: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-07-11-1050/

时间戳记： 2023 年 7 月 11 日

时间戳记： 2023 年 6 月 1 日

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