芯片尺度线圈稳定了Brillouin激光驱动室温被困的离子量子位

科学领域:

• 量子信息科学 量子信息科学
• 综合光子学 综合光子学
• 原子物理 原子物理

背景情况:

• 可扩展的量子信息系统需要稳定的低噪声激光器.
• 陷入的离子对量子计算和钟表有前途,但依赖于重,耗电的激光系统.
• 目前的系统需要自由空间激光器,稳定腔,频率转换和冷基础设施.

研究的目的:

• 为了展示一个芯片规模,超低噪音的激光用于被困离子量子技术.
• 通过减少系统尺寸,重量和功率来实现便携式量子计算和光学时钟.
• 将激光稳定直接集成到芯片上,以便在室温下工作.

主要方法:

• 开发了一种使用化的芯片尺寸,线圈稳定674纳米的布里卢恩激光.
• 将激光与室温表面电极集成到88Sr+离子系统中.
• 利用集成激光器进行量子位状态准备/测量和光学时钟过渡查询.

主要成果:

• 在没有散装光学参考腔的情况下,在20毫秒时达到8.8×10−13的激光稳定性.
• 已证明的离子纪律激光稳定性为5.3 × 10−13/√(τ).
• 获得的光谱线宽为1.5 kHz和99.6%的量子位状态准备和测量准确度.

结论:

• 芯片规模的Brillouin激光显著推进了便携式量子技术.
• 稳定激光器与被困离子芯片的集成现在是可行的.
• 这项工作为强大,紧的量子信息系统铺平了道路.