里德堡阻塞區域內原子集體激發幾率的研究

《里德堡阻塞區域內原子集體激發幾率的研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由許鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：里德堡阻塞區域內原子集體激發幾率的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：許鵬
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

里德堡阻塞是指由於里德堡原子的偶極相互作用，一定區域內一群原子同時激發時，只有一個原子能被激發到里德堡態而其他原子激發被阻塞的效應。中性原子基於里德堡阻塞實現了兩原子的糾纏和兩量子比特受控非門，使中性原子向量子信息處理的套用方向邁出了重要一步。但基於該方法擴展到多原子糾纏和多量子比特算法時，理論計算顯示，里德堡阻塞區域內原子的不同空間位置會產生不同的多原子集體激發幾率，從而影響多原子糾纏的保真度和量子算法執行效率。本項目在紅失諧光偶極阱囚禁單個銣原子的實驗基礎上，擬在空間光調製器的幫助下實現不同空間構型的單原子陣列，在對陣列中原子同時進行里德堡激發後，測量原子激發的幾率，從而研究里德堡阻塞區域內原子不同的空間位置對多原子集體激發幾率的影響。我們希望通過本項目的實施從實驗上對理論進行驗證、補充或修改，從而為實現多原子糾纏、多原子量子算法、長程里德堡分子的製備以及其他套用提供支持。

結題摘要

通過本項目的實施，我們發表了SCI論文5篇，完成項目既定的文章任務。在實驗方面，基本完成了項目的計畫任務。我們完成了對單原子陣列的一系列研究，並觀測到單原子裡德堡激發信號，在實驗上取得的一系列重要進展包括：1）克服了半導體雷射器的非相干光引起的單原子內態的改變，使單原子在偶極阱中的自旋反轉時間達到800ms以上；2）實現了單原子特定磁子能級95%以上的製備效率，並完成了單原子量子比特的保真度達到0.95的單比特操控；3）成功實現了四原子環形陣列；4）採用申請書中的EIT穩頻方案，實現了里德堡激發所需的480nm和780nm雷射器的頻率鎖定，並觀測到了單原子激發到58D里德堡態而導致損失信號；5）改進了里德堡激發的穩頻方案，採用超高細度FP腔實現了480nm和780nm雷射器線寬壓窄和頻率長漂的穩定。並在此基礎上取得兩項代表性的成果：用CPMG脈衝序列延長單原子相干時間（Opt. Exp. 21,032130 (2013)）和研究了單原子在陣列中的轉移對保真度影響（Phys. Rev. A 90, 062335 (2014)）。