无像差三维光学镊子控制技术实现原子快速重排

可重构中性原子阵列是量子计算、量子模拟和量子计量学的领先平台。目前最常用的光镊原子重配置方法依赖于声光偏转器(AOD)的频率啁啾技术。然而,啁啾效应引发的声学透镜效应会导致光镊轮廓变形和轨迹扭曲,从而限制原子传输速度。该团队采用三维声光偏转透镜(3D-AODL)来同时缓解这两种效应,该设计预计能将当前最先进的长程传输时间缩短一半。此外,研究人员提出“渐弱-谢泼德”波形方案,可绕过声光偏转器的有限带宽限制,实现持续的轴向位移。实验证明该系统能在至少200微米×200微米×136微米的长方体空间内实现无约束三维运动,光镊移动速度超过4.2米/秒。这种实现光镊沿任意三维轨迹运动的能力,将促进二维或三维光镊阵列及光学晶格中原子的快速平面内外重排,并为全向轨迹运动及光学势的动态调控开辟新途径。该技术有望推动现有原子阵列量子计算机的量子操控能力,显著提升时钟频率,并为可扩展至百万量子比特规模的结构提供快速排序方案。

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提交arXiv: 2025-10-13 14:23

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