PRL：操纵里德堡量子态的新方法

光子盒研究院

在合适的频率下振荡里德堡原子的光学晶格会使原子发生电子跃迁——这对量子处理技术非常有用。
里德堡原子是指那些具有高度激发电子的原子，由于具有长寿命等有利特性，它们可以用于量子计算和量子模拟。为了实现这些应用，研究人员希望将原子捕获在一维(1D)晶格中，并用激光操纵每个原子的量子态。但基于激光的“量子态跃迁驱动方法”难以实现奇偶态跃迁，而奇偶态跃迁(odd-parity transition)是某些类型的量子信息处理所必需的。
现在，密歇根大学安娜堡分校的研究人员开发出了一种方法，可以诱导被捕获在一维晶格中的原子同时发生奇偶校验的里德堡跃迁，从而使该系统更适用于量子信息处理。

7月11日，论文以“Driving Alkali Rydberg Transitions with a Phase-Modulated Optical Lattice”为题，发表在《物理评论快报》上。
为了进行演示，Ryan Cardman和Georg Raithel将里德堡原子捕获在一维光学晶格中。他们增加了第三束激光，并改变其相位、以沿着激光的方向来回“滑动”晶格。当他们改变振荡频率时，就测量了晶格中激发的里德堡原子的量子态。
Cardman和Raithel发现，当激发原子的转变频率是振荡频率的整数倍时，晶格中的原子可以在里德堡量子态之间切换。二人通过阻断晶格激光器中的一个，证实了振荡晶格是激发源；并且，显示出状态切换的光谱线消失了。
由此测得的光谱线也与二人的模拟结果以及基于另一种微波辐照方法的预期结果相吻合。

奇偶校验(even-parity spectrum)的结果。
在论文中，作者表示：“该方法为基于里德堡的模拟器、量子计算机中里德堡跃迁的无光学多普勒高精度光谱学，和具有微米级分辨率的空间选择性(spatially selective)量子比特操纵铺平了道路。”
参考链接：[1]https://physics.aps.org/articles/v16/s105[2]https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.023201

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