（圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

要想打造未來(lái)量子計(jì)算機(jī)，就需要對(duì)量子比特進(jìn)行精準(zhǔn)可靠地控制。

研究人員利用激光開(kāi)發(fā)出了一種新方法，可以控制由化學(xué)元素鋇制成的單個(gè)量子比特，這是迄今為止最好的離子阱量子比特控制方法。相關(guān)論文已發(fā)表在《Quantum Science and Technology》。

這種新方法是由滑鐵盧大學(xué)量子計(jì)算研究所（IQC）開(kāi)發(fā)的，它使用小型玻璃波導(dǎo)來(lái)分離激光束，并將它們聚焦，相距僅四微米，大約是一根人類頭發(fā)寬度的4%。每個(gè)聚焦的激光束在其目標(biāo)量子比特上的并行控制精度和范圍是以前的研究無(wú)法比擬的。

IQC和滑鐵盧物理與天文學(xué)系教授K. Rajibul Islam博士說(shuō)：“我們將串?dāng)_量（落在相鄰離子上的光量）限制在0.01%的相對(duì)強(qiáng)度，與以前對(duì)單個(gè)離子進(jìn)行靈活控制的方法不同，基于纖維的調(diào)制器不會(huì)相互影響。這意味著我們可以在不影響其鄰居的情況下與任何離子‘對(duì)話’，同時(shí)還可以最大程度地控制每個(gè)離子。無(wú)論是在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界，這是最靈活的離子量子比特控制系統(tǒng)，具有很高的精度?！?/p>

研究人員以鋇離子為目標(biāo)，這種離子在離子阱量子計(jì)算領(lǐng)域越來(lái)越受歡迎。因?yàn)殇^離子的能量態(tài)方便操縱，它的0能級(jí)和1能級(jí)可以用作量子比特，并能用可見(jiàn)綠光進(jìn)行操作，如果對(duì)其他原子類型進(jìn)行相同操縱，則需要更高能量的紫外光。而研究人員能夠使用不適用于紫外線波長(zhǎng)的商用光學(xué)技術(shù)操控鋇離子。

研究人員創(chuàng)建了一種波導(dǎo)芯片，可將單個(gè)激光束分成16個(gè)不同的光通道。然后，每個(gè)通道被引導(dǎo)到單獨(dú)的基于光纖的調(diào)制器，這些調(diào)制器獨(dú)立地對(duì)每個(gè)激光束的強(qiáng)度、頻率和相位進(jìn)行靈活的控制。再使用一系列類似于望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)透鏡，將激光束聚焦到較小的間距。再通過(guò)使用精確的相機(jī)傳感器測(cè)量每條激光束，可以確認(rèn)它們的焦點(diǎn)和控制方式。

Islam的聯(lián)合首席研究員、IQC和滑鐵盧物理與天文學(xué)系的教員Crystal Senko博士說(shuō)：“這項(xiàng)工作是我們?cè)诨F盧大學(xué)里，利用原子系統(tǒng)構(gòu)建鋇離子量子處理器的一部分工作。之所以使用離子，是因?yàn)樗鼈兪窍嗤?、自然產(chǎn)生的量子比特，不需要制造它們。我們的任務(wù)是找到控制它們的方法?！?/p>

新的波導(dǎo)方法展示了一種簡(jiǎn)單而精確的控制方法，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)算中的應(yīng)用前景。

編譯：卉可

編輯：慕一

特此說(shuō)明：量子前哨翻譯此文僅作信息傳遞和參考，并不意味著同意此文中的觀點(diǎn)與數(shù)據(jù)。 —— end——