研究人員利用激光控制由鋇制成的單個(gè)量子比特
日前，研究人員開(kāi)創(chuàng)了一種突破性技術(shù)，利用激光來(lái)控制由鋇制成的單個(gè)量子比特，比目前已知的任何其他方法都更加穩(wěn)健。可靠地控制量子比特是實(shí)現(xiàn)未來(lái)功能量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵一步。 u@{z
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這種新方法是滑鐵盧大學(xué)量子計(jì)算研究所（IQC）開(kāi)發(fā)的，它使用一個(gè)小型玻璃波導(dǎo)來(lái)分離激光束，并將它們聚焦在相距四微米的地方，大約是一根頭發(fā)寬度的四百分之一。在并行控制目標(biāo)量子比特上的每束聚焦激光的精度和程度是以往研究無(wú)法比擬的。 C~ r(*nr
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IQC 和滑鐵盧大學(xué)物理與天文學(xué)系教授 K. Rajibul Islam 博士說(shuō)："我們的設(shè)計(jì)將串?dāng)_量--落在相鄰離子上的光量--限制在 0.01% 的極小相對(duì)強(qiáng)度，這在量子界是數(shù)一數(shù)二的。與以往對(duì)單個(gè)離子進(jìn)行敏捷控制的方法不同，基于光纖的調(diào)制器不會(huì)相互影響。" 0<n*8t?A-
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"這意味著我們可以與任何離子對(duì)話而不影響其相鄰離子，同時(shí)還能最大限度地控制每個(gè)離子。據(jù)我們所知，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界，這是具有如此高精度的最靈活的離子量子比特控制系統(tǒng)。" qTA,rr#p0
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綠色激光是操縱鋇離子能態(tài)的正確能量。 BS@x&DB
鋇離子是量子計(jì)算的新寵 'Wv`^{y <^
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鋇離子是科學(xué)家們的目標(biāo)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诶щx子量子計(jì)算領(lǐng)域越來(lái)越受歡迎。鋇離子具有方便的能態(tài)，可用作量子位的零級(jí)和一級(jí)，并能用可見(jiàn)綠光進(jìn)行操縱，而其他原子類型則不同，同樣的操縱需要更高能量的紫外光。這樣，研究人員就可以使用紫外線波長(zhǎng)所不具備的商用光學(xué)技術(shù)。 _>LI [yf{
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研究人員制作了一個(gè)波導(dǎo)芯片，它能將一束激光分成 16 個(gè)不同的光通道。然后，每個(gè)通道都被導(dǎo)入基于光纖的獨(dú)立調(diào)制器，這些調(diào)制器可獨(dú)立對(duì)每束激光的強(qiáng)度、頻率和相位進(jìn)行靈活控制。然后，利用一系列類似望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)透鏡將激光束聚焦到很小的間距。研究人員通過(guò)使用精確的攝像傳感器對(duì)每束激光進(jìn)行測(cè)量，從而確認(rèn)了它們的聚焦和控制。 G)S (a4
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這項(xiàng)工作是滑鐵盧大學(xué)利用原子系統(tǒng)構(gòu)建鋇離子量子處理器的努力的一部分，Islam 的共同首席研究員、IQC 和滑鐵盧大學(xué)物理和天文系教師 Crystal Senko 博士說(shuō)。"我們使用離子是因?yàn)樗鼈兪峭耆嗤摹⒆匀恢圃斓牧孔颖忍兀晕覀儾恍枰圃焖鼈儭Ｎ覀兊娜蝿?wù)是找到控制它們的方法"。 6HK
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創(chuàng)新的波導(dǎo)方法展示了一種簡(jiǎn)單而精確的控制方法，為操縱離子來(lái)編碼和處理量子數(shù)據(jù)以及在量子模擬和計(jì)算中的應(yīng)用帶來(lái)了希望。
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