网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

一种新型3D光学晶格利用聚焦激光点捕获原子,可作为量子计算平台

0
分享至

一种新型的三维光学晶格利用在多个平面中复制的聚焦激光点捕获原子,并最终可以作为量子计算平台。

图注:在沿着激光束轴的垂直切片中看到的,从透射通过微透镜阵列后的激光计算的强度图案。穿过阵列的光在焦平面上形成了一个亮点平面,该平面在横截面中显示为一条垂直线,在中心右侧有两个红点。由于Talbot效应,焦平面图案在其他平行平面上再现,在横截面中也可以看到红点或白点的垂直线。

研究人员已经为可能的量子计算任务制作了捕获原子的三维晶格,但标准技术不允许对原子间距进行太多控制。现在,一个团队通过将光学镊子(捕获原子的聚焦光点)与称为塔尔伯特效应的光学现象相结合,创建了一种新型三维晶格。该团队的三维镊子晶格具有10,000个原子的位点,但通过一些简单的修改,该系统可以达到100,000个原子。如此大的原子排列最终可以作为具有纠错功能的量子计算机的平台。

三维光学晶格已经存在了几十年。创建它们的标准方法包括交叉六个激光束以生成三维干涉图案,将原子捕获在高强度或低强度点中(参见:在三维晶格中精确定位量子位)。这些冷原子系统已被用作精密时钟和凝聚态系统的模型。然而,原子之间的间距由光的波长决定,这会限制研究人员对原子行为的控制。

光学镊子提供了另一种捕获和控制原子的方法。为了形成镊子阵列,研究人员将单个激光束通过微透镜阵列(或类似设备),该阵列将光束聚焦成多个亮点的二维图案。原子被自动吸引到这些点的中心,在一个平面上形成一个阵列(参见:用光学镊子固定的碱性原子)。德国达姆施塔特工业大学的Malte Schlosser说:“我们将这些镊子阵列带到三维空间”。

图注:一千个光点。在团队的设置中,激光束照射到左侧的微透镜阵列上。光学元件将出射光聚焦成重复的2D斑点图案。

为了获得三维晶格,Schlosser和他的同事利用了Talbot效应,这是一种在光撞击周期性结构(例如衍射光栅或微透镜阵列)时发生的干涉现象。从该结构射出的光会在超出该结构的某个固定距离处产生亮点的二维干涉图案,但也会产生与第一个平行的额外平面光斑。长期以来,塔尔博特效应一直被认为是镊子阵列研究的麻烦,因为它会产生“额外”的亮点来捕获杂散原子,从而干扰测量。Schlosser解释说,研究人员通过故意调整他们的光学系统以将原子捕获在额外的亮点中,从而将这个“错误变成了一个特征”。

研究人员将800毫瓦的激光照射到微透镜阵列上,微透镜阵列在透镜的焦平面上产生了一个由777个原子陷阱组成的二维方形阵列。但由于塔尔博特效应,这个二维阵列在17个平行平面中被复制,总共提供了10,000个原子陷阱。“这些Talbot飞机是免费提供的,所以我们不必投入额外的激光功率或额外的激光束,”Schlosser说。

作为他们系统的演示,Schlosser和他的同事们展示了他们可以用铷原子加载大约50%的陷阱,并在亚晶格中的所有原子中引起光学跃迁。未来,该团队计划使用聚焦激光束选择性地激发单个原子。这种光学控制可以让研究人员“读取”原子的状态或将其置于所谓的里德堡状态,使其与邻近原子相互作用。先前已经在二维镊子阵列中证明了原子-原子相互作用的控制。Schlosser预见到三维晶格中存在原子-原子相互作用,但目前平面之间的间距太大(大约100µm),需要10µm或更小的距离。

除了缩小晶格的间距外,该团队还计划探索其他陷阱几何形状,例如可以模仿石墨烯等材料的六边形图案。研究人员还在努力提高激光功率。更多的光会增加晶格中陷阱的数量。他们估计,将功率增加一倍将提供30,000个陷阱,将其增加四倍将产生接近100,000 个。

加州量子技术公司Atom Computing的创始人兼首席技术官 Ben Bloom表示,Schlosser和他的同事“正在应对任何量子计算技术将面临的最重要挑战之一。他说,新设计基本上可以免费创建大量原子量子位,但在尝试控制晶格内的原子方面将面临挑战。尽管如此,控制如此多的原子还是有实际好处的。Bloom说:“在三维中推动大量单独控制的原子将允许探索新的量子纠错码”。

这项研究5月5月发布于《物理评论快报》期刊上。

DOI:10.1103/PhysRevLett.130.180601

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
汪小菲已在台北给马筱梅买房,大S一改从前,换了一种方式反击!

汪小菲已在台北给马筱梅买房,大S一改从前,换了一种方式反击!

鑫鑫说说
2024-06-14 13:47:35
9人1分,1人0分!欧洲杯惨败之夜,全队遭炮轰:这是耻辱

9人1分,1人0分!欧洲杯惨败之夜,全队遭炮轰:这是耻辱

叶青足球世界
2024-06-15 07:01:35
德云社管理层反应真迅速,“挥泪斩马谡”毫不迟疑!

德云社管理层反应真迅速,“挥泪斩马谡”毫不迟疑!

综艺拼盘汇
2024-06-15 13:06:42
克宫:泽连斯基对普京的话进行了错误解读,“这不是警告,也不是最后通牒”

克宫:泽连斯基对普京的话进行了错误解读,“这不是警告,也不是最后通牒”

环球网资讯
2024-06-15 12:58:20
别再为胡塞武装叫好了!胡塞武“击中”的可是中国外贸人的七寸!

别再为胡塞武装叫好了!胡塞武“击中”的可是中国外贸人的七寸!

趣说世界哈
2024-06-15 09:30:03
事态升级!央视工作人员硬刚周也,周也翻白眼视频也曝光了!

事态升级!央视工作人员硬刚周也,周也翻白眼视频也曝光了!

娱小小新
2024-06-15 14:51:47
以色列把真主党的2号领导送“走”了

以色列把真主党的2号领导送“走”了

近距离
2024-06-14 19:28:25
凯特王妃回来了,神采飞扬带着三个孩子露面,网友:打了一场胜仗

凯特王妃回来了,神采飞扬带着三个孩子露面,网友:打了一场胜仗

综艺拼盘汇
2024-06-16 00:37:44
孔子问一7岁小孩:天上有多少颗星星?小孩回答后,孔子行礼拜师

孔子问一7岁小孩:天上有多少颗星星?小孩回答后,孔子行礼拜师

否知
2024-06-10 09:50:11
落选女篮,刘禹彤摊牌发声,官宣决定,去向曝光,李梦祝福

落选女篮,刘禹彤摊牌发声,官宣决定,去向曝光,李梦祝福

东球弟
2024-06-15 14:34:42
为什么人有时候要相信自己的直觉?网友:感觉他有病,结果是HIV

为什么人有时候要相信自己的直觉?网友:感觉他有病,结果是HIV

芒果味的汤圆子
2024-06-10 17:00:27
顶住美压力,无视日本3次请求!坚决要将5000亿高铁大单交给中国

顶住美压力,无视日本3次请求!坚决要将5000亿高铁大单交给中国

星辰故事屋
2024-06-15 13:12:49
1981年,他被连队关禁闭借故爬上大树解闷,一亮光改变了他的人生

1981年,他被连队关禁闭借故爬上大树解闷,一亮光改变了他的人生

百年历史老号
2024-06-12 07:38:26
他现任省委书记,清华毕业31岁成为清华副教授曾表示“房子是用来住的,不是用来炒的”

他现任省委书记,清华毕业31岁成为清华副教授曾表示“房子是用来住的,不是用来炒的”

天闻地知
2024-06-15 14:10:35
赵丽颖古早黑历史曝光,惊人往事让人不敢相信,疑似没文化还当三

赵丽颖古早黑历史曝光,惊人往事让人不敢相信,疑似没文化还当三

花哥扒娱乐
2024-04-18 22:17:33
北京全女团爬山出事后,最忘恩负义的事情出现了

北京全女团爬山出事后,最忘恩负义的事情出现了

英伦圈
2024-06-15 19:43:39
队长风范!阿根廷大胜后,梅西社媒晒球员合照:团结一致!

队长风范!阿根廷大胜后,梅西社媒晒球员合照:团结一致!

直播吧
2024-06-15 11:12:17
公司组织中学生赴大凉山“支教”7天收费万元,被指为营利和作秀,教育部门严查

公司组织中学生赴大凉山“支教”7天收费万元,被指为营利和作秀,教育部门严查

极目新闻
2024-06-14 21:00:42
绝了,姆巴佩还没亮相!皇马内讧爆发,魔笛带头反驳,为梅西正名

绝了,姆巴佩还没亮相!皇马内讧爆发,魔笛带头反驳,为梅西正名

阿泰希特
2024-06-15 21:08:21
F16进场第一件事就是和宇内第一S500碰一下,会如何?

F16进场第一件事就是和宇内第一S500碰一下,会如何?

邵旭峰域
2024-06-15 14:00:02
2024-06-16 07:48:49
科情快报
科情快报
跟踪全球科技动态,传递前沿科技创新洞见。
115文章数 121关注度
往期回顾 全部

科技要闻

TikTok开始找退路了?

头条要闻

欧洲杯-23秒丢球破纪录 意大利2-1逆转阿尔巴尼亚

头条要闻

欧洲杯-23秒丢球破纪录 意大利2-1逆转阿尔巴尼亚

体育要闻

莱夫利,让困难为我让路

娱乐要闻

江宏杰秀儿女刺青,不怕刺激福原爱?

财经要闻

新情况!高层对人民币的态度180°转弯

汽车要闻

东风奕派eπ008售21.66万元 冰箱彩电都配齐

态度原创

亲子
教育
手机
家居
公开课

亲子要闻

孩子总是便秘 家长要注意 这几点

教育要闻

一批零件甲独做3天完成,乙独做4天完成,合作完成任务甲比乙多24

手机要闻

非洲手机市场Q1数据:小米逆袭,三星面临挑战,第一名出乎意料!

家居要闻

空谷来音 朴素留白的侘寂之美

公开课

近视只是视力差?小心并发症

无障碍浏览 进入关怀版