德國(guó)達(dá)姆施塔特理工大學(xué)一組研究人員打破了陷阱中單個(gè)原子數(shù)量的記錄，從而創(chuàng)造了一個(gè)沒(méi)有缺陷的陣列。在他們發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》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(jì)劃制造更大的陷阱。

致力于建造一臺(tái)真正有用的量子計(jì)算機(jī)的科學(xué)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(gè)，在這項(xiàng)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，并且應(yīng)該可以用它來(lái)創(chuàng)建容納100萬(wàn)個(gè)或更多原子的數(shù)組。為了創(chuàng)造陣列，研究人員從一團(tuán)銣原子開(kāi)始，在真空中由磁光阱固定。接下來(lái)，讓云中的原子冷卻。當(dāng)達(dá)到100μKelvin時(shí)，被移動(dòng)到使用數(shù)百個(gè)安排在正方形的激光阱構(gòu)建的微型帶陣列。在最初的階段，每個(gè)陷阱都包含幾個(gè)原子——他們使用碰撞封鎖將每個(gè)陷阱削減到只有一個(gè)或零原子。接著，創(chuàng)建了一個(gè)系統(tǒng)圖像，讓他們能夠識(shí)別哪些陷阱包含原子，哪些陷阱是空的。

然后他們用光鑷在每個(gè)空阱中放置一個(gè)原子。一旦所有的空阱都被填滿(mǎn)，研究小組再次對(duì)陣列進(jìn)行成像，以確保每個(gè)阱中只有一個(gè)原子。他們注意到，如果發(fā)現(xiàn)空槽，可以再次使用將單個(gè)原子添加到空槽的過(guò)程。其過(guò)程被用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)10x10的二維原子方陣，一個(gè)105個(gè)原子棋盤(pán)陣列和一個(gè)由兩個(gè)連接在一起有111個(gè)原子正方形組成的方陣。目前正在建造一個(gè)可以容納1000個(gè)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(gè)中性原子組成多功能目標(biāo)模式的無(wú)缺陷陣列：

構(gòu)建在微光學(xué)體系結(jié)構(gòu)的361個(gè)位點(diǎn)子集上，該體系結(jié)構(gòu)為單原子量子系統(tǒng)提供了數(shù)千個(gè)位點(diǎn)。通過(guò)快速連續(xù)地執(zhí)行多個(gè)裝配周期，大大增加了可實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)尺寸和成功概率。也實(shí)現(xiàn)了原子丟失后的重復(fù)目標(biāo)模式重建和大規(guī)模系統(tǒng)中分布糾纏所必需部分原子簇的確定性傳輸。該技術(shù)將使組裝原子體系結(jié)構(gòu)超越量子優(yōu)勢(shì)的閾值，成為一種在量子傳感和計(jì)量、Rydberg-state介導(dǎo)的量子模擬和糾錯(cuò)量子計(jì)算等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的體系。

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參考期刊《arXiv》《物理評(píng)論快報(bào)》

Cite：arXiv:1902.00284v4

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.203601

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