打破单个原子陷阱数量记录,创造出无缺陷阵列!


  德国达姆施塔特理工大学一组研究人员打破了陷阱中单个原子数量的记录,从而创造了一个没有缺陷的阵列。在他们发表在《物理评论快报》上的研究论文中,研究小组解释了他们是如何建立陷阱,以及他们计划制造更大的陷阱。

  

  致力于建造一台真正有用的量子计算机的科学家们相信,将中性原子捕获在偶极子阵列中作为量子位元是必要的,此前在这样的阱中捕获原子的记录是72个,在这项新的研究中,研究人员将新的记录突破到了111。

  

  研究人员表示该方法也是可伸缩的,并且应该可以用它来创建容纳100万个或更多原子的数组。为了创造阵列,研究人员从一团铷原子开始,在真空中由磁光阱固定。接下来,让云中的原子冷却。当达到100μKelvin时,被移动到使用数百个安排在正方形的激光阱构建的微型带阵列。在最初的阶段,每个陷阱都包含几个原子他们使用碰撞封锁将每个陷阱削减到只有一个或零原子。接着,创建了一个系统图像,让他们能够识别哪些陷阱包含原子,哪些陷阱是空的。

  

  然后他们用光镊在每个空阱中放置一个原子。一旦所有的空阱都被填满,研究小组再次对阵列进行成像,以确保每个阱中只有一个原子。他们注意到,如果发现空槽,可以再次使用将单个原子添加到空槽的过程。其过程被用来创建一个10x10的二维原子方阵,一个105个原子棋盘阵列和一个由两个连接在一起有111个原子正方形组成的方阵。目前正在建造一个可以容纳1000个原子的阵列,研究人员表示建造更大阵列的唯一障碍是成本,由111个中性原子组成多功能目标模式的无缺陷阵列:

  

  构建在微光学体系结构的361个位点子集上,该体系结构为单原子量子系统提供了数千个位点。通过快速连续地执行多个装配周期,大大增加了可实现的结构尺寸和成功概率。也实现了原子丢失后的重复目标模式重建和大规模系统中分布纠缠所必需部分原子簇的确定性传输。该技术将使组装原子体系结构超越量子优势的阈值,成为一种在量子传感和计量、Rydberg-state介导的量子模拟和纠错量子计算等领域有着广泛应用的体系。

达到当天最大量