研究人員利用激光，開發(fā)了目前已知的最魯棒的方法來控制由化學元素鋇制成的單個量子位。可靠地控制量子位的能力是實現(xiàn)未來功能量子計算機的重要成就。

 論文《一種用于具有10~4級強度串擾的Ba⁺量子位敏捷個體尋址的導引光系統(tǒng)》發(fā)表在《量子科學與技術》雜志上。

 這種新方法由滑鐵盧大學量子計算研究所(IQC)開發(fā)，使用一個小的玻璃波導來分離激光束，并將它們聚焦到相距4微米的地方，大約是人類頭發(fā)寬度的百分之四。每個聚焦在目標量子位上的激光束可以并行控制的精度和范圍是以往研究無法匹敵的。

綠色激光是操縱鋇離子能態(tài)的正確能量。

IQC和滑鐵盧大學物理與天文學系教授K. Rajibul Islam博士說：“我們的設計將串擾量(落在鄰近離子上的光量)限制在非常小的相對強度0.01%，這是量子界最好的之一�！薄芭c以前創(chuàng)建單個離子敏捷控制的方法不同，基于光纖的調(diào)制器不會相互影響�！斑@意味著我們可以在不影響鄰居的情況下與任何離子交談，同時還保留了最大限度地控制每個單個離子的能力。這是我們所知的任何地方，無論是在學術界還是在工業(yè)界，都擁有如此高精度的最靈活的離子量子比特控制系統(tǒng)�！�

研究人員的目標是鋇離子，它在俘獲離子量子計算領域越來越受歡迎。鋇離子具有方便的能量狀態(tài)，可以用作量子的零和一級，并用可見光進行操縱，而不像其他原子類型需要更高能量的紫外線進行相同的操作。這使得研究人員可以使用市售光學技術，而紫外線波長不可用。

 研究人員創(chuàng)建了一個波導芯片，將單個激光束分為16個不同的光通道。然后，每個通道被定向到單獨的光纖調(diào)制器，這些調(diào)制器獨立地對每個激光束的強度、頻率和相位提供靈活的控制。然后，這些激光束被聚焦到它們之間的小間距，使用一系列類似于望遠鏡的光學透鏡。研究人員通過使用精確的相機傳感器測量它們，確認了每個激光束的聚焦和控制。

 伊斯蘭的聯(lián)合首席研究員、IQC和滑鐵盧大學物理與天文學系的教員Crystal Senko博士說：“這項工作是我們在滑鐵盧大學使用原子系統(tǒng)構建鋇離子量子處理器努力的一部分。我們使用離子，因為它們是相同的、自然產(chǎn)生的量子位，所以我們不需要制造它們。我們的任務是找到控制它們的方法�！�

新的波導方法展示了一種簡單而精確的控制方法，為操縱離子編碼和處理量子數(shù)據(jù)以及在量子模擬和計算中實現(xiàn)展示了希望。

相關鏈接：https://phys.org/news/2023-09-significant-reliably-quantum.html