न्यूक्लियरी मैग्नेटिक रेजोनेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा क्वांटम सूचना प्रसंस्करण

न्यूक्लियरी मैग्नेटिक रेजोनेंस (NMR) परमाणु नाभिक के अंतर्निहित कोणीय गति के क्वांटम यांत्रिकी का एक प्रत्यक्ष मैक्रोस्कोपिक प्रकटिकरण है। यह इसके असाधारण अनुप्रयोगों की व्यापकता के लिए सबसे अच्छी तरह से जाना जाता है, जिसमें आणविक संरचना निर्धारण, चिकित्सा इमेजिंग, और प्रवाह और विसरण दरों के मापन शामिल हैं। हाल ही में, तरल-राज्य NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी को क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के लिए आवश्यक सहसंयोजक नियंत्रण तकनीकों के विकास और मूल्यांकन के लिए एक शक्तिशाली प्रायोगिक उपकरण प्रदान करने के लिए पाया गया है। यह नवोदित नई अंतरविभागीय क्षेत्र क्रिप्टोग्राफिक, संचार, और गणनात्मक उपलब्धियों को हासिल करने की क्षमता रखता है, जो ज्ञात शास्त्रीय भौतिकी के साथ संभव से बहुत अधिक हैं। वास्तव में, NMR ने इनमें से कई उपलब्धियों को इतनी सरलता से प्रदर्शित किया है कि इसे हमारी प्रयोगशाला में काम कर रहे उच्च विद्यालय के ग्रीष्मकालीन प्रशिक्षुओं द्वारा किया जा सकता है (देखें अंतिम दो लेखक)। इस पेपर में NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के मूल सिद्धांतों का वर्णन किया गया है, साथ ही कई दृश्यात्मक प्रयोगों के साथ जो स्नातक भौतिकी पाठ्यक्रम में शामिल करने के लिए उपयुक्त हैं। ये प्रयोग स्पिन-स्पिन इंटरफेरोमेट्री, क्वांटम फूरियर ट्रांसफॉर्म का कार्यान्वयन, और एक हार्मोनिक ऑस्सीलेटर का क्वांटम अनुकरण हैं।