通过双通道数字微镜器件实现光学全息量子位寻址中10^-5量级的相对强度串扰
全息光束整形是一种强大的技术手段,可为控制原子量子比特(如囚禁离子量子处理器中的量子比特)生成可单独寻址的光斑。然而,该技术在量子比特控制中的应用受到两个因素的限制:邻近位点的残余强度串扰,以及寻址光束远场翼区存在的非零背景基底,这会导致多个暴露量子比特的累积误差。本研究提出了一种全光学方案,通过采用双通配置的单个数字微镜器件(DMD)来同时抑制这两种效应——让光线与同一器件的两个独立区域相互作用。在第一通路中,DMD的一个区域被置于傅里叶平面,通过二元振幅全息图实现单独寻址;而在第二通路中,另一区域则作为可编程的中间像平面孔径进行空间滤波。通过将傅里叶平面全息图复用为包含次级全息图,该团队生成了弱辅助场,可在选定位置与杂散光发生相消干涉,同时像平面滤波抑制了远距离处的残余尾迹。综合运用这些技术,在量子比特寻址相关视场范围内,相对强度串扰始终保持在≤10⁻⁵(-50dB)水平,并将远离寻址量子比特区域的远场翼区背景进一步降低至约10⁻⁶,接近检测极限。该成果为基于DMD的低串扰光学全息量子比特寻址提供了紧凑型解决方案,可直接应用于囚禁离子及其他空间有序量子系统。
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