发表机构
Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel; Université Grenoble Alpes, Université Savoie Mont-Blanc, CNRS, Grenoble INP, CROMA; Lehrstuhl für Angewandte Festkörperphysik, Ruhr-Universität Bochum（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内耳研究所; 格勒诺布尔阿尔卑斯大学、萨瓦蒙布朗克大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、CROMA; 鲁尔大学波鸿分校应用凝聚态物理学讲座）
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本研究在准一维电子波导中实现了对短至4皮秒的电子波包传播速度的主动控制，为飞行电子超快量子操作和量子信息处理提供了关键基础。
AI 中文摘要
量子纳米电子学正朝着更高的运行频率发展，以实现能够以前所未有的速度处理信息的量子技术。一个特别有前景的方向是开发飞行电子量子比特，这为在皮秒时间尺度上进行量子操作提供了可能性。在这一领域实现飞行中的量子控制，将为研究量子纠缠建立一种全新的范式，并促成一种基于传播电子波包的量子信息处理新形式。在此，我们报告了朝着这一目标迈出的第一步，即将超短电子波包注入一个工程化的量子纳米电子器件。我们展示了在长度从10微米到40微米的准一维电子波导中，对持续时间短至4皮秒的电子波包传播速度的主动控制。这一进展为利用飞行电子进行超快量子操作提供了关键构建模块。除了其技术意义外，我们的方法还为探索控制纳米尺度电子系统中量子输运和相干性的内在动力学过程提供了一个平台。
英文摘要
Quantum nanoelectronics is pushing towards ever higher operating frequencies in order to realise quantum technologies capable of processing information at unprecedented speeds. A particularly promising direction is the development of flying electron qubits, which offer the prospect of quantum operations on picosecond timescales. Achieving in-flight quantum control in this regime would establish a fundamentally new paradigm for studying quantum entanglement and enable a novel form of quantum information processing based on propagating electronic wavepackets. Here we report a first step towards this goal by injecting ultrashort electron wavepackets into an engineered quantum nanoelectronic device. We demonstrate active control over the propagation speed of an electron wavepacket with a temporal duration as short as 4 ps in a quasi-one-dimensional electron waveguide with a length ranging from 10 $\mathrmμ$m to 40 $\mathrmμ$m. This advance provides a key building block for ultrafast quantum operations using flying electrons. Beyond its technological implications, our approach offers a platform for exploring the intrinsic dynamical processes that govern quantum transport and coherence in nanoscale electronic systems.
