近日，中國科學院武漢物理與數學研究所詹明生研究員領導的課題組實現了一種新型的魔幻光阱 -- 魔幻光強偶極阱，將囚禁在該微型光阱中的單個中性原子量子比特的相幹時間延長上百倍，從毫秒量級提高至百毫秒量級。相關工作發表在《物理評論快報》（Phys.Rev.Lett.117, 123201, 2016）上。
囚禁在光阱中的單個中性原子及原子陣列是極具前途的量子信息處理與量子模擬的眾多物理候選體係之一。中性原子體係與外部環境的耦合較之其它體係（如離子、NV色心、量子點、超導線路等）弱，利於大規模單原子陣列的製備。而要在大規模的中性原子寄存器中實現量子信息處理，其中一個關鍵的環節就是單量子比特的相幹性在陣列的不同格點中轉移時要能夠很好地保持。通常，量子比特是編碼在Rb原子的兩個超精細能級的鍾躍遷態中，超精細能級劈裂導致阱中原子上下能級的光頻移不同，即產生微分光頻移。在之前的實驗中，微分光頻移是引發單原子量子比特轉移中相幹性丟失的主要因素，通常的動力學退耦的方法也無濟於事。這一難題極大地限製了大規模中性原子量子信息處理平台的實現與應用。
研究組骨幹何曉東副研究員與博士生楊佳恒等人利用單原子操控實驗平台，在國際上首次測量了基態原子在矢量光場中的超極化率，接著通過控製矢量激光場和原子間微弱的相互作用，構造了單原子的魔幻光強偶極阱，有效地消除了有害的微分光頻移。在該阱中，單量子比特的壽命從幾毫秒提高到225毫秒。更為重要的是，他們成功地利用一個運動的魔幻阱將一個靜止量子比特從另一個靜止的魔幻阱中提取出來，變成移動比特，轉移後送回到原處。通過測量運動量子比特的幹涉條紋，發現量子比特的相幹性並沒有因為轉移而丟失。該研究成果為下一步利用囚禁在光偶極阱陣列中的單原子構造可擴展的量子信息處理器奠定了基礎。
該研究得到了科技部國家重大科學研究計劃“囚禁單原子（離子）與光耦合體係量子態的操控”、國家自然科學基金委基金和中科院“基於原子的精密測量物理”先導專項的資助。
囚禁在光阱中的單個中性原子及原子陣列是極具前途的量子信息處理與量子模擬的眾多物理候選體係之一。中性原子體係與外部環境的耦合較之其它體係（如離子、NV色心、量子點、超導線路等）弱，利於大規模單原子陣列的製備。而要在大規模的中性原子寄存器中實現量子信息處理，其中一個關鍵的環節就是單量子比特的相幹性在陣列的不同格點中轉移時要能夠很好地保持。通常，量子比特是編碼在Rb原子的兩個超精細能級的鍾躍遷態中，超精細能級劈裂導致阱中原子上下能級的光頻移不同，即產生微分光頻移。在之前的實驗中，微分光頻移是引發單原子量子比特轉移中相幹性丟失的主要因素，通常的動力學退耦的方法也無濟於事。這一難題極大地限製了大規模中性原子量子信息處理平台的實現與應用。
研究組骨幹何曉東副研究員與博士生楊佳恒等人利用單原子操控實驗平台，在國際上首次測量了基態原子在矢量光場中的超極化率，接著通過控製矢量激光場和原子間微弱的相互作用，構造了單原子的魔幻光強偶極阱，有效地消除了有害的微分光頻移。在該阱中，單量子比特的壽命從幾毫秒提高到225毫秒。更為重要的是，他們成功地利用一個運動的魔幻阱將一個靜止量子比特從另一個靜止的魔幻阱中提取出來，變成移動比特，轉移後送回到原處。通過測量運動量子比特的幹涉條紋，發現量子比特的相幹性並沒有因為轉移而丟失。該研究成果為下一步利用囚禁在光偶極阱陣列中的單原子構造可擴展的量子信息處理器奠定了基礎。
該研究得到了科技部國家重大科學研究計劃“囚禁單原子（離子）與光耦合體係量子態的操控”、國家自然科學基金委基金和中科院“基於原子的精密測量物理”先導專項的資助。
環型光晶格中單原子量子比特的轉移
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
