Jigang Wang förklarade tålmodigt sin senaste upptäckt inom kvantkontroll som kan leda till supersnabb beräkning baserad på kvantmekanik:Han nämnde ljusinducerad supraledning utan energigap. Han tog upp förbjudna superströmskvantslag. Och han nämnde brytning av terahertz-hastighetssymmetri.

Sedan backade han och klargjorde allt det där. Trots allt, kvantvärlden av materia och energi på terahertz- och nanometerskalor - biljoner cykler per sekund och miljardelar meter - är fortfarande ett mysterium för de flesta av oss.

"Jag gillar att studera kvantkontroll av supraledning som överstiger gigahertz, eller miljarder cykler per sekund, flaskhals i nuvarande toppmoderna kvantberäkningsapplikationer, sa Wang, en professor i fysik och astronomi vid Iowa State University vars forskning har fått stöd av Army Research Office. "Vi använder terahertz-ljus som en kontrollratt för att accelerera superströmmar."

Superledning är rörelsen av elektricitet genom vissa material utan motstånd. Det sker vanligtvis vid mycket, mycket kalla temperaturer. Tänk -400 Fahrenheit för "högtemperatur" superledare.

Terahertz -ljuset är mycket ljust, mycket höga frekvenser. Tänk biljoner cykler per sekund. Det är i huvudsak extremt starka och kraftfulla mikrovågsutbrott som skjuter vid mycket korta tidsramar.

Wang och ett team av forskare visade att sådant ljus kan användas för att kontrollera några av de väsentliga kvantegenskaperna hos supraledande tillstånd, inklusive makroskopisk överström, bruten symmetri och åtkomst till vissa mycket högfrekventa kvantoscillationer som tros vara förbjudna av symmetri.

Det hela låter esoteriskt och konstigt. Men det kan ha mycket praktiska tillämpningar.

"Ljusinducerade superströmmar kartlägger en väg framåt för elektromagnetisk design av framväxande materialegenskaper och kollektiva koherenta svängningar för kvantteknikapplikationer, " Wang och flera medförfattare skrev i en forskningsartikel som just publicerats online av tidskriften Nature Photonics .

Med andra ord, upptäckten kan hjälpa fysiker att "skapa galet snabba kvantdatorer genom att knuffa superströmmar, "Wang skrev i en sammanfattning av forskargruppens resultat.

Att hitta sätt att kontrollera, tillgång till och manipulera de speciella egenskaperna hos kvantvärlden och koppla dem till verkliga problem är en stor vetenskaplig push nuförtiden. National Science Foundation har inkluderat "Quantum Leap" i sina "10 stora idéer" för framtida forskning och utveckling.

"Genom att utnyttja interaktioner mellan dessa kvantsystem, nästa generations teknik för avkänning, datoranvändning, modellering och kommunikation blir mer exakt och effektiv, "säger en sammanfattning av vetenskapsstiftelsens stöd för kvantstudier." För att nå dessa möjligheter, forskare behöver förståelse för kvantmekanik för att observera, manipulera och kontrollera beteendet hos partiklar och energi vid dimensioner som är minst en miljon gånger mindre än bredden på ett människohår. "

Wang och hans medarbetare - Xu Yang, Chirag Vaswani och Liang Luo från Iowa State, ansvarig för terahertz instrumentering och experiment; Chris Sundahl, Jong-Hoon Kang och Chang-Beom Eom från University of Wisconsin-Madison, ansvarig för högkvalitativa supraledande material och deras karakteriseringar; Martin Mootz och Ilias E. Perakis från University of Alabama i Birmingham, ansvarig för modellbyggande och teoretiska simuleringar – flyttar fram kvantgränsen genom att hitta nya makroskopiska superströmflöden och utveckla kvantkontroller för att växla och modulera dem.

En sammanfattning av forskargruppens studie säger att experimentella data som erhållits från ett terahertz-spektroskopiinstrument indikerar att terahertz ljusvågsinställning av superströmmar är ett universellt verktyg "och är avgörande för att driva kvantfunktionaliteter för att nå sina yttersta gränser inom många tvärgående discipliner" som t.ex. de som nämns av vetenskapsstiftelsen.

Och så, forskarna skrev, "Vi tror att det är rättvist att säga att den aktuella studien öppnar en ny arena av ljusvågssupraledande elektronik via terahertz kvantkontroll för många år framöver."