KAIST研究团队利用激光束
有望开发更强大的量子计算机
韩国研究团队成功开发出一项技术，可更高效地执行作为量子计算机基础的原子移动与排布。利用激光束形成的“光镊”，可以将单个原子逐一抓取后抛出并接住，相比以往逐个搬运原子的方法，更有利于开发性能更强大的量子计算机。
韩国科学技术院（KAIST）27日表示，物理学系教授 Ahn Jaewook 研究团队利用激光束，开发出了单个抛掷和接收铷原子的技术。
作为量子计算机的基本原理之一，移动并排布原子的技术对里德伯量子计算研究至关重要。为了将原子布置在期望位置，通常会使用被称为光镊的高度聚焦激光束逐个捕获并搬运原子。但问题在于，这一过程中原子的量子信息发生变化的可能性很大。
研究团队通过将光镊与原子接触的时间降至最低，开发出了在不改变量子信息的前提下抛掷和接收原子的方法。温度极低、比绝对零度高四千万分之一的超冷铷原子，沿着光镊焦点，对光施加的电磁力极为敏感地运动，研究团队正是利用了这一特性。通过对光镊的激光进行加速，给予原子一个光学“踢”，将原子送往目标位置，然后再用另一束光镊捕获飞来的原子并将其停止。原子的飞行速度为每秒65厘米，最大移动距离为4.2微米。
与传统使用光镊抓取并移动原子的技术相比，这种方法无需再为原子移动计算光镊的移动路径，同时可以更容易修复原子阵列中出现的缺陷。结果是，在生成和维持大量原子阵列方面更加高效。当额外抛掷和接收携带量子信息的原子（flying atom qubit）时，还可以在假定量子阵列结构发生变化的前提下，探索更新、更强大的量子计算方法。
Ahn Jaewook 教授表示：“这项技术将用于开发更大规模、更强性能的里德伯量子计算机。里德伯量子计算机中，原子负责存储量子信息，并通过电磁力与相邻原子相互作用，从而完成量子计算。如果发生错误，需要更换或移动原子时，采用抛掷原子快速重构阵列的方法将可能非常有效。”
该研究已刊登于本月出版的国际学术期刊《Optica》2024年3月第10卷第3期，论文题目为《Optical tweezers throw and catch single atoms》。
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