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纠缠输运和光镊中原子的纳米光子学界面。

Entanglement transport and a nanophotonic interface for atoms in optical tweezers.

机构信息

Department of Physics, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA.

Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA.

出版信息

Science. 2021 Sep 24;373(6562):1511-1514. doi: 10.1126/science.abi9917. Epub 2021 Aug 13.

DOI:10.1126/science.abi9917
PMID:34385353
Abstract

The realization of an efficient quantum optical interface for multi-qubit systems is an outstanding challenge in science and engineering. Using two atoms in individually controlled optical tweezers coupled to a nanofabricated photonic crystal cavity, we demonstrate entanglement generation, fast nondestructive readout, and full quantum control of atomic qubits. The entangled state is verified in free space after being transported away from the cavity by encoding the qubits into long-lived states and using dynamical decoupling. Our approach bridges quantum operations at an optical link and in free space with a coherent one-way transport, potentially enabling an integrated optical interface for atomic quantum processors.

摘要

实现多量子比特系统的高效量子光学接口是科学和工程领域的一个突出挑战。我们使用两个原子,每个原子都在单独控制的光镊中,并耦合到一个纳米制造的光子晶体腔上,演示了纠缠态的产生、快速无损读出以及原子量子比特的完全量子控制。通过将量子比特编码成长寿命态并使用动态解耦,纠缠态在被传输出腔后在自由空间中得到验证。我们的方法通过相干单向传输,将光学链路和自由空间中的量子操作桥接起来,有可能为原子量子处理器实现集成光学接口。

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