綠色激光的能量適于操縱鋇離子能態(tài)。圖片來源：滑鐵盧大學(xué)
科技日報(bào)北京9月12日電 （記者張夢然）加拿大科學(xué)家利用激光開發(fā)出目前已知最強(qiáng)大的方法來控制由化學(xué)元素鋇制成的單個量子比特�？煽康乜刂屏孔颖忍氐哪芰�，是實(shí)現(xiàn)未來功能型量子計(jì)算機(jī)的重要基礎(chǔ)。
滑鐵盧大學(xué)量子計(jì)算研究所（IQC）此次使用小型玻璃波導(dǎo)去分離激光束并將它們聚焦到4微米，這大約是人類發(fā)絲寬度的4%。每個聚焦的激光束在其目標(biāo)量子比特上的精度和程度都可并行控制，這是以前研究完全無法做到的。
新設(shè)計(jì)將串?dāng)_量（落在相鄰離子上的光量）限制在非常小的相對強(qiáng)度上，研究人員稱，這意味著它們可在不影響其“鄰居”的情況下與任何離子“交談”，同時，研究人員還可擁有最大程度地控制每個離子的能力，這是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界迄今出現(xiàn)的最為靈活的離子量子比特控制系統(tǒng)。
研究人員此次以鋇離子為目標(biāo)，鋇離子在俘獲離子量子計(jì)算領(lǐng)域越來越受歡迎，其具有方便操作的能量態(tài)，可用作量子比特的零能級和一能級，并用可見綠光進(jìn)行操作。此前對其他原子進(jìn)行相同操作時，往往需要更高能量紫外線，而現(xiàn)在研究人員不再受此局限，一些不適用于紫外線波長的商用光學(xué)技術(shù)也可使用了。
這種新波導(dǎo)芯片將單個激光束分成16個不同的光通道，然后將每個通道引導(dǎo)到單獨(dú)的基于光纖的調(diào)制器中，調(diào)制器獨(dú)立地提供對每個激光束的強(qiáng)度、頻率和相位的敏捷控制，再使用一系列類似于望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)透鏡，將激光束聚焦到其小間距。最終，相機(jī)傳感器能精確測量并確認(rèn)每個激光束的焦點(diǎn)。
這種強(qiáng)大的控制方法兼具了簡單與精確，顯示出操縱離子編碼和處理量子數(shù)據(jù)以及在量子模擬和計(jì)算中實(shí)施的前景。
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