新的算法显现：利用全息图精准操纵捕捉的离子

启科量子专注于量子通讯设置装备摆设制造与量子盘算机全栈式开辟

克日，研究职员发觉了一种通过利用全息光学技能的全息图准确操纵捕捉离子的新算法，该研究是对捕捉离子举行可重编程的高精度全息光学寻址，以实现可扩展的量子操纵。研究陈诉颁发在《天然》杂志下的子刊《量子信息》上。

这项新技能利用了第一个已知的全息光学工程设置装备摆设来操纵捕捉的离子量子比特。该技能有望关心创建更准确的量子比特操纵，这将有助于量子行业特定硬件的进展，以进一步举行新的量子模仿试验，以及潜伏的离子阱量子比特的纠错历程。

滑铁卢大学量子盘算研究所(IQC)的博士生、该论文的第一作者Shig-You Shih表现:“我们的算法可盘算全息图的表面并消除光芒中的任何像差，这使我们可以或许开辟出一种高度准确的离子编程技能。”

瞄准离子的激光可以与离子“攀谈”并转变离子的量子态，从而形成量子信息处置惩罚的底子。但是，激光束的像差和畸变会导致混乱且聚核心宽，这是一个题目，由于被捕捉的离子之间的间隔只有几微米，比人的头发要窄得多。

团队想要引发离子的激光束表面必要举行准确设计。为了实现这一目的，他们利用了激光，将其宽度最大到达1厘米，然后通过数字微镜设置装备摆设（DMD）发送，该设置装备摆设是可编程的，而且可以用作图影放映机。DMD芯片上有反射镜，这些反射镜是通过电压单独操纵的。利用Shih开辟的算法，对DMD芯片举行编程以表现全息图图案。DMD全息图孕育发生的光可以准确操纵其强度和相位。（如下图）

试验装置

在测试中，该团队已经可以或许用全息光利用每个离子。曩昔的研究一向在与串扰作斗争，这意味着假如激光聚焦在一个离子上，光就会走漏到四周的离子上。借助此设置装备摆设，团队利用离子作为传感器乐成地表征了像差。然后，他们可以通过调解全息图来消除像差，并得到最低的串扰。

Shih表现，利用商用DMD技能面对挑衅，它的操纵器是为投影仪和UV光刻而不是量子试验制造的。我们的下一步是开辟我们本身的用于量子盘算试验的硬件。

原文：http://www.nature.com/articles/s41534-021-00396-0.pdf?origin=ppub

关于离子阱

离子阱，又称离子陷阱，其技能道理是使用电荷与电磁场间的交互作用力管束带电粒子体活动，并使用受限离子的基态和引发态构成的两个能级作为量子比特，是一种将离子通过电磁场限定在有限空间内的设置装备摆设。

早在50年月末，离子阱就被应用于革新光谱丈量的准确度。在应用于量子盘算机中时，离子阱技能门路在物理比特质量和规律门保真度等方面具有必然上风，同时具备温室条件事情的长处，也是现在同时餍足量子盘算5个根本准则和量子网络2个准则的唯一物理体系。

比年来，越来越多的公司睁开了离子阱量子盘算机的研发，包罗美国的霍尼韦尔和IonQ、中国的启科量子、英国的UQ（Universal Quantum）、奥地利的AQT（Alpine Quantum Technologies）以及德国的eleQtron ，并在物理比特数目和量子体积等指标方面屡创新高，推动了环球量子盘算的进展。