量子和经典信息处理中的关键发现

美国能源部（DOE）的阿贡国家实验室的研究人员与芝加哥大学普利兹克分子工程学院的理论家合作，已经实现了前所未有的科学控制。他们展示了一种新颖的方法，该方法可以实时控制微波光子与磁振子之间的相互作用，从而有可能导致电子设备和量子信号处理的进步。

微波光子是形成我们用于无线通信的电磁波的基本粒子。另一方面，磁振子是构成科学家称之为``自旋波''的基本粒子-自旋波是在某些磁性材料中可能发生的有序排列的微观排列的自旋的波状扰动。

“在我们发现之前，控制光子与磁振子的相互作用就像向空中射箭一样。飞行后，那个箭头根本无法控制。” —阿旭大学纳米材料中心助理科学家张旭峰

近年来，微波光子-磁振子相互作用已成为经典和量子信息处理的有希望的平台。但是，直到现在，这种交互都无法实时操纵。

“在发现之前，控制光子与磁振子的相互作用就像向空中射箭一样，”阿贡大学DOE用户设施纳米级材料中心的助理科学家张旭峰（音）说。飞行中的那个箭头根本无法控制。''

团队的发现改变了这一点。张说：``现在，这更像是飞行无人驾驶飞机，我们可以在其中以电子方式指导和控制其飞行。''

通过智能工程，该团队利用电信号来定期更改磁振子的振动频率，从而诱导有效的磁振子-光子相互作用。结果是首个具有按需可调性的微波磁控设备。

当信息在光子和磁振子之间传输时，该团队的设备可以随时控制光子-磁振子相互作用的强度。它甚至可以完全打开和关闭交互。借助这种调整功能，科学家可以以远远超过当今的混合式强磁设备的方式来处理和操纵信息。

“过去几年，研究人员一直在寻找一种控制这种相互作用的方法，”张说。该小组的发现为基于磁振子的信号处理开辟了新的方向，并应导致具有新功能的电子设备。它还可能实现量子信号处理的重要应用，其中微波-磁相互作用被探索为在不同量子系统之间传输信息的有希望的候选者。

美国能源部基础能源科学办公室支持了这项研究，该研究发表在《物理评论快报》上。除张先生外，作家还包括徐静，钟长春（芝加哥大学），许寒，金大飞和梁江（芝加哥大学）。

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