意大利研究人员提出超高速、低损耗单原子探测新方法

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《科技日报》讯，记者张佳欣消息，意大利的里雅斯特大学人工量子系统实验室的研究人员，与意大利国家研究委员会国家光学研究所的人，共同提出了一种探测单原子的方法，此方法具备超高速、低损耗的特点。该方法把强烈的微秒级荧光脉象，跟快速再冷却结合起来，在几微秒内，就能得到清晰无比的单原子成像。与此同时，还能够让超过99.5%的原子，依旧保留在光学陷阱里，并且可以重复使用，从而把单原子成像的性能，推进到全新的水平。相关的论文，发表在了最新一期的《量子科学与技术》以及《物理评论快报》杂志上。

该方法有别于现有中性原子平台里平常的“零或一”二值探测方式，它能在单个“光镊”之中区分且计数多个原子，还不会产生显著成像模糊，进而达成精确的原子数目原位测量。研究人员表明，这一能力对中性原子量子计算的规模化发展、下一代原子钟精度的提升以及复杂多体量子模拟研究意义重大 。

研究人员宣称，以往传统成像常常需要耗费较长的曝光时间，以此来收集充足的光子信号，然而他们运用了类似于“相机闪光灯”的那种策略，于极短的时间之内对原子展开强烈照射，不但明显地缩短了成像的时间，而且还能够获取足够高的信噪比 。

该方法还结合了速度很快然后降温的这个步骤。从事研究的人员解释称，原子处在成像的这个过程当中会得到一定的能量，然而这个能量量值还不够大到能够逃离其光学陷阱。在经短而强的荧光脉冲去照射以后，并从事着研究的人员能够在极短的时间之内完成摄像这个动作，成像的速度和典型方法相比较快了约1000倍。这之后再利用能快速地进行冷却的脉冲把多余的能量都去除掉，致使“光镊”里面的原子能够被多次反复地进行成像。

研究团队在此基础之上，还首次达成了对费米子同位素镱 - 173 的成单原子像，该同位素存在 6 个内部基态能级，能够为构建基于“量子多能级”而非传统那种量子比特的量子电路给予实验基础，有希望提升量子信息的存储与处理效果。

(责编：刘橦洁、陈键)