研究人员在可靠处理量子信息方面取得了重大进展

研究人员利用激光，开发了目前已知的最鲁棒的方法来控制由化学元素钡制成的单个量子位。可靠地控制量子位的能力是实现未来功能量子计算机的重要成就。

 论文《一种用于具有10~4级强度串扰的Ba⁺量子位敏捷个体寻址的导引光系统》发表在《量子科学与技术》杂志上。

 这种新方法由滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)开发，使用一个小的玻璃波导来分离激光束，并将它们聚焦到相距4微米的地方，大约是人类头发宽度的百分之四。每个聚焦在目标量子位上的激光束可以并行控制的精度和范围是以往研究无法匹敌的。

绿色激光是操纵钡离子能态的正确能量。

IQC和滑铁卢大学物理与天文学系教授K. Rajibul Islam博士说：“我们的设计将串扰量(落在邻近离子上的光量)限制在非常小的相对强度0.01%，这是量子界最好的之一。”“与以前创建单个离子敏捷控制的方法不同，基于光纤的调制器不会相互影响。“这意味着我们可以在不影响邻居的情况下与任何离子交谈，同时还保留了最大限度地控制每个单个离子的能力。这是我们所知的任何地方，无论是在学术界还是在工业界，都拥有如此高精度的最灵活的离子量子比特控制系统。”

研究人员的目标是钡离子，它在俘获离子量子计算领域越来越受欢迎。钡离子具有方便的能量状态，可以用作量子的零和一级，并用可见光进行操纵，而不像其他原子类型需要更高能量的紫外线进行相同的操作。这使得研究人员可以使用市售光学技术，而紫外线波长不可用。

 研究人员创建了一个波导芯片，将单个激光束分为16个不同的光通道。然后，每个通道被定向到单独的光纤调制器，这些调制器独立地对每个激光束的强度、频率和相位提供灵活的控制。然后，这些激光束被聚焦到它们之间的小间距，使用一系列类似于望远镜的光学透镜。研究人员通过使用精确的相机传感器测量它们，确认了每个激光束的聚焦和控制。

 伊斯兰的联合首席研究员、IQC和滑铁卢大学物理与天文学系的教员Crystal Senko博士说：“这项工作是我们在滑铁卢大学使用原子系统构建钡离子量子处理器努力的一部分。我们使用离子，因为它们是相同的、自然产生的量子位，所以我们不需要制造它们。我们的任务是找到控制它们的方法。”

新的波导方法展示了一种简单而精确的控制方法，为操纵离子编码和处理量子数据以及在量子模拟和计算中实现展示了希望。

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