《基於里德堡原子偶極阻塞效應的量子比特操控》是依託山西大學，由張臨傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於里德堡原子偶極阻塞效應的量子比特操控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張臨傑
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
里德堡原子由於具有很大的偶極矩以及很強的偶極-偶極相互作用，因此被認為是實現量子信息存儲和量子計算最有前景的候選介質之一。 本項目將在間距可調的雙光學偶極阱中分別俘獲單個銫原子並實現銫原子基態超精細能級的量子態製備和量子態翻轉。通過改變原子間距和外電場幅度，調節里德堡原子偶極-偶極相互作用，進行兩比特操控的實驗研究。研究內容包括：（1）利用微擾理論計算外電場作用下的里德堡原子偶極相互作用，研究分析導致量子態退相干及里德堡原子耗散的機制；（2）在空間可分辨的雙光學偶極阱中分別進行單原子俘獲，實現原子基態塞曼精細能級的製備和單量子比特的反轉操作；（3）通過雙光子激發將基態原子製備到里德堡態，調節雙光學阱間距和外電場的大小，操控里德堡原子間的偶極阻塞效應，實現兩比特的糾纏和可控非門操作。
結題摘要
本項目的研究對於理解超冷原子體系下的里德堡原子基礎物理性質和相互作用機理，以及探索外場操控下的里德堡原子，並在實現單原子糾纏和量子邏輯門計方面以及並且利用里德堡原子量具有重要意義。項目執行期內實驗系統搭建的基礎研究目標基本完成，新建並最佳化了用於單原子俘獲的超高真空系統，利用小光束實現了小系綜的原子樣品，並通過二級冷卻技術獲得了2.7μK的超冷原子，搭建了螢光收集系統，並觀測了里德堡激發的原子螢光損耗光譜。實現了強聚焦的偶極阱搭建和阱深精確控制。初步完成了單原子的裝載和測量。研究了超冷原子中量子相干效應下的AT分裂光譜，研究里德堡原子的長程相互作用導致的失相率對量子相干效應的影響。研究了磁場作用下，里德堡原子激發光偏振組合對里德堡超精細態製備的影響。在熱原子中利用微波操控實現了銫原子基態超精細能級的布居數轉移，為進一步在單原子中實現量子“非”計算奠定了基礎。
