一个集成的原子阵列-纳米光子芯片平台,具有无背景成像
Shankar G Menon1, Noah Glachman1, Matteo Pompili1
1Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, IL, 60637, USA.
Nature communications
|July 22, 2024
概括
我们开发了一种用于在光子芯片附近成像中性原子阵列的新方法,实现量子信息处理的高保真检测. 这一突破通过将原子量子比特与光子接口集成,使可扩展的量子网络成为可能.
科学领域:
- 量子信息科学 量子信息科学
- 原子物理 原子物理
- 纳米光子学 纳米光子学
背景情况:
- 光学子中的中性原子阵列是用于量子信息处理和模拟的可扩展平台.
- 单个原子可以通过发射纠的光子来用于量子网络.
- 将原子阵列与光子接口集成是具有挑战性的,因为光子设备附近的成像困难.
研究的目的:
- 为了展示一种用于将中性原子阵列与光子芯片集成的新架构.
- 为了克服在原子成像过程中来自光子设备的背景噪声和散射的挑战.
- 为了实现分布式量子计算架构的开发.
主要方法:
- 采用了将多达64个光学子与含有100多个纳米光子腔的毫米尺度光子芯片结合在一起的架构.
- 实施了多色激发和检测方案,用于高保真,无背景成像.
- 通过使用斯塔克转移测量,验证了在介电表面附近的原子捕获位置.
主要成果:
- 在纳米光子腔附近实现了中性原子的高保真 (~99.2%) 无背景成像.
- 证明成功成像被困在光子芯片表面上方几百纳米的原子.
- 成功地将原子重新排列成无缺陷的数组,并将它们加载到设备上.
结论:
- 开发的架构成功地将中性原子阵列与光子接口集成在一起.
- 多色成像技术克服了以前在光子设备附近原子检测方面的局限性.
- 这项工作为可扩展,分布式量子信息处理和量子网络铺平了道路.
