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利用动态全息光镊原位合成单原子阵列。

In situ single-atom array synthesis using dynamic holographic optical tweezers.

机构信息

Department of Physics, KAIST, Daejeon 305-701, Korea.

出版信息

Nat Commun. 2016 Oct 31;7:13317. doi: 10.1038/ncomms13317.

DOI:10.1038/ncomms13317
PMID:27796372
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5095563/
Abstract

Establishing a reliable method to form scalable neutral-atom platforms is an essential cornerstone for quantum computation, quantum simulation and quantum many-body physics. Here we demonstrate a real-time transport of single atoms using holographic microtraps controlled by a liquid-crystal spatial light modulator. For this, an analytical design approach to flicker-free microtrap movement is devised and cold rubidium atoms are simultaneously rearranged with 2N motional degrees of freedom, representing unprecedented space controllability. We also accomplish an in situ feedback control for single-atom rearrangements with the high success rate of 99% for up to 10 μm translation. We hope this proof-of-principle demonstration of high-fidelity atom-array preparations will be useful for deterministic loading of N single atoms, especially on arbitrary lattice locations, and also for real-time qubit shuttling in high-dimensional quantum computing architectures.

摘要

建立可靠的方法来形成可扩展的中性原子平台是量子计算、量子模拟和量子多体物理的重要基石。在这里,我们展示了使用液晶空间光调制器控制的全息微阱来实现单原子的实时传输。为此,我们设计了一种无闪烁微阱运动的分析设计方法,并同时使用 2N 运动自由度对冷铷原子进行重新排列,这代表了前所未有的空间可控性。我们还实现了对单原子重排的原位反馈控制,高达 10 μm 的平移成功率高达 99%。我们希望这个高保真原子阵列制备的原理验证演示将有助于 N 个单原子的确定性加载,特别是在任意晶格位置上,并且也有助于在高维量子计算架构中的实时量子位穿梭。

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