带有100多个可单独寻址原子的光纤量子接口(基于光学纳米纤维)

将可独立寻址的光镊俘获单原子阵列的可扩展性,与纳米光子波导提供的高效光-物质界面相结合,一直是基于原子和光子的量子技术领域长期面临的挑战。该研究团队实现了直径310纳米的纳米光纤中传导光子与平均155个可独立寻址原子阵列的量子接口。通过采用空间光调制器和数值孔径NA=0.45的物镜,研究人员将单个铯原子俘获在纳米光纤表面由200个光镊斑点构成的一维阵列中,每个陷阱的尺寸为微米量级。借助同一物镜将激发激光束聚焦至与陷阱相当的尺寸,并沿纳米光纤进行空间扫描,实现了对单个原子的独立寻址。通过测量导引荧光的二阶关联函数(观测到显著的光子反聚束效应,g²(0)≈0.26),该工作证实了各俘获位点的单原子特性。在原子-表面间距670纳米且无主动冷却条件下,测量获得数百毫秒的陷阱寿命(最高达460毫秒),较此前纳米光纤陷阱提升了一个数量级。该平台开创了原子-光子界面研究的新范式,为可扩展分布式量子计算、量子网络,以及在波导量子电动力学中探索可独立寻址原子的集体辐射效应开辟了新路径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-23 10:56

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