打破單個原子陷阱數量記錄，創造出無缺陷陣列！

德國達姆施塔特理工大學一組研究人員打破了陷阱中單個原子數量的記錄，從而創造了一個沒有缺陷的陣列。在他們發表在《物理評論快報》上的研究論文中，研究小組解釋了他們是如何建立陷阱，以及他們計劃製造更大的陷阱。致力於建造一台真正有用的量子計算機的科學家們相信，將中性原子捕獲在偶極子陣列中作為量子位元是必要的，此前在這樣的阱中捕獲原子的記錄是72個，在這項新的研究中，研究人員將新的記錄突破到了111。

研究人員表示該方法也是可伸縮的，並且應該可以用它來創建容納100萬個或更多原子的數組。為了創造陣列，研究人員從一團銣原子開始，在真空中由磁光阱固定。接下來，讓雲中的原子冷卻。當達到100μKelvin時，被移動到使用數百個安排在正方形的激光阱構建的微型帶陣列。在最初的階段，每個陷阱都包含幾個原子——他們使用碰撞封鎖將每個陷阱削減到只有一個或零原子。接著，創建了一個系統圖像，讓他們能夠識別哪些陷阱包含原子，哪些陷阱是空的。

然後他們用光鑷在每個空阱中放置一個原子。一旦所有的空阱都被填滿，研究小組再次對陣列進行成像，以確保每個阱中只有一個原子。他們注意到，如果發現空槽，可以再次使用將單個原子添加到空槽的過程。其過程被用來創建一個10x10的二維原子方陣，一個105個原子棋盤陣列和一個由兩個連接在一起有111個原子正方形組成的方陣。目前正在建造一個可以容納1000個原子的陣列，研究人員表示建造更大陣列的唯一障礙是成本，由111個中性原子組成多功能目標模式的無缺陷陣列：

構建在微光學體系結構的361個位點子集上，該體系結構為單原子量子系統提供了數千個位點。通過快速連續地執行多個裝配周期，大大增加了可實現的結構尺寸和成功概率。也實現了原子丟失後的重複目標模式重建和大規模系統中分布糾纏所必需部分原子簇的確定性傳輸。該技術將使組裝原子體系結構超越量子優勢的閾值，成為一種在量子感測和計量、Rydberg-state介導的量子模擬和糾錯量子計算等領域有著廣泛應用的體系。

博科園｜Copyright Science X Network/Bob Yirka,Phys

參考期刊《arXiv》《物理評論快報》

Cite：arXiv:1902.00284v4

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.203601

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