【技術實現步驟摘要】
本專利涉及量子計算，并且更具體地，涉及準備和演化原子陣列。
技術介紹
技術實現思路
1、根據一些實施方案，本文描述的系統和方法涉及：將原子排列成1d和/或2d陣列；例如使用本文所述的激光操縱技術和高保真激光系統來將原子激發成里德伯態并使原子陣列演化；以及觀察所得的最終狀態。此外，可以對本文所述的系統和方法進行改進，諸如提供對組裝的原子陣列的高保真度和相干控制。討論了可以使用本文所述的系統和方法解決的示例性問題。
2、在一個或多個實施方案中，一種方法包括：以第一陣列狀態形成原子的陣列，其中所述形成包括：用多個離散的可調節聲學音調頻率來激發晶體；使激光穿過所述晶體以產生多個限制區域，其中每個聲學音調頻率對應于單個原子的單獨限制區域；在所述多個限制區域中的至少兩個中捕獲至少兩個原子；與所述離散的可調節聲學音調頻率關聯來以識別包含所述捕獲的原子的所述限制區域；以及通過掃掠至少一個關聯的可調節聲學音調頻率來調節所述捕獲的原子中的至少兩個之間的間距；通過使所述捕獲的原子中的至少一些經受光子能量以使所述捕獲的原子中的至少一些轉變成激發態來使處于所述第一陣列狀態的所述多個原子演化為處于第二陣列狀態的多個原子；以及觀察處于所述第二陣列狀態的所述多個原子。
3、在一個或多個實施方案中，所述激發態是里德伯態。
4、在一個或多個實施方案中，處于所述第一陣列狀態的所述多個原子包括7至51個原子。
5、在一個或多個實施方案中，使所述多個原子演化包括在使所述原子中的至少一些經
6、在一個或多個實施方案中，將處于所述第一陣列狀態的所述原子準備成所述基態的塞曼子能級包括在磁場中進行光泵浦。
7、在一個或多個實施方案中，使所述原子中的至少一些經受光子能量包括施加具有兩種不同波長的光，并且其中所述將所述原子中的所述至少一些轉變成激發態包括雙光子躍遷。
8、在一個或多個實施方案中，所述兩種不同波長是大約420nm和大約1013nm。
9、在一個或多個實施方案中，所述方法還包括施加具有第三波長的相位門。
10、在一個或多個實施方案中，所述第三波長是大約809nm。
11、在一個或多個實施方案中，使所述原子中的所述至少一些經受光子能量包括施加兩個半π脈沖。
12、在一個或多個實施方案中，使所述原子中的所述至少一些經受光子能量還包括在所述兩個半π脈沖之間施加π脈沖。
13、在一個或多個實施方案中，捕獲所述至少兩個至少兩個原子包括從原子云中捕獲至少兩個原子，以及使來自所述原子云的未被捕獲在所述多個限制區域中的一個中的原子分散。
14、在一個或多個實施方案中，所述晶體和所述激光構成第一控制聲光偏轉器(aod)，并且其中捕獲所述至少兩個原子包括從保持阱陣列捕獲原子，所述保持阱陣列具有在二維上間隔開的至少三個阱。
15、在一個或多個實施方案中，通過至少一個保持aod、空間光調制器(slm)和光學晶格中的至少一個來生成所述保持阱陣列。
16、在一個或多個實施方案中，所述方法還包括第二控制aod，所述第二控制aod被配置成與所述第一控制aod成交叉關系，并且其中：與所述離散的可調節聲學音調頻率關聯來識別包含所述捕獲的原子的所述限制區域包括與所述第一控制aod和所述第二控制aod的離散的可調節聲學音調頻率關聯，并且調節所述捕獲的原子中的所述至少兩個之間的所述間距包括掃掠所述第一控制aod或所述第二控制aod的至少一個關聯的可調節聲學音調頻率。
17、在一個或多個實施方案中，調節所述捕獲的原子中的所述至少兩個之間的所述間距還包括調節行中的多個原子的位置。
18、在一個或多個實施方案中，所述方法還包括：以第三陣列狀態形成與所述第一原子陣列相鄰的第二原子陣列，其中所述形成包括：用多個第二離散的可調節聲學音調頻率激發第二晶體；使第二激光穿過所述第二晶體以形成多個第二限制區域，其中每個第二聲學音調頻率對應于單個原子的單獨第二限制區域；在所述多個第二限制區域中的至少兩個中捕獲至少兩個第二原子；與所述第二離散的可調節聲學音調頻率關聯來識別包含所述捕獲的原子的所述第二限制區域；以及通過掃掠至少一個第二關聯的可調節聲學音調頻率來調節所述捕獲的第二原子中的至少兩個之間的間距；其中通過使所述捕獲的原子中的至少一些經受光子能量以使所述捕獲的原子中的所述至少一些轉變成所述激發態來使處于所述第一陣列狀態的所述多個原子演化為處于第二陣列狀態的多個原子還包括通過使所述第二捕獲的原子中的至少一些經受光子能量以使所述第二捕獲的原子中的至少一些轉變成激發態來使處于所述第三陣列狀態的所述多個第二原子演化為處于第四陣列狀態的多個第二原子；并且其中所述觀察處于所述第二陣列狀態的所述多個原子還包括觀察處于所述第四陣列狀態的所述多個第二原子。
19、在一個或多個實施方案中，通過掃掠至少一個第二關聯的可調節聲學音調頻率來調節所述捕獲的原子中的至少兩個之間的所述間距包括對量子計算問題進行編碼；將處于第一陣列狀態的所述多個原子演化為處于所述第二陣列狀態的所述多個原子產生對所述量子計算問題的解決方案；并且觀察處于所述第二陣列狀態的所述多個原子包括讀出對所述量子計算問題的所述解決方案。
20、在一個或多個實施方案中，所述量子計算問題包括伊辛(ising)問題和最大獨立集(mis)優化問題中的至少一個。
21、在一個或多個實施方案中，一種系統包括：限制系統，所述限制系統用于以第一陣列狀態來排列原子陣列，所述限制系統包括：晶體；可調節聲學音調頻率施加源，其被配置成選擇性地向所述晶體施加多個離散的可調節聲學音調頻率；以及激光源，所述激光源被布置成使光穿過所述晶體以形成多個限制區域，其中每個聲學音調頻率對應于單獨的限制區域；原子云的來源，所述原子云能夠被定位成與所述多個限制區域至少部分地重疊；激發源，所述激發源用于使處于所述第一陣列狀態的所述多個原子中的至少一些演化為處于所述第二陣列狀態的多個原子，所述激發源包括至少一個光子能量源；觀察系統，所述觀察系統用于觀察處于所述第二陣列狀態的所述多個原子。
22、在一個或多個實施方案中，所述激發源被配置成將處于所述第一陣列狀態的所述多個原子中的至少一些激發成里德伯態。
23、在一個或多個實施方案中，處于所述第一陣列狀態的所述多個原子包括5至51個原子。
24、在一個或多個實施方案中，所述激發源被配置成在使所述原子中的至少一些經受光子能量之前，將處于所述第一陣列狀態的所述多個原子中的至少一些激發成基態的塞曼子能級。
25、在一個或多個實施方案中，所述激發源還包括光泵浦系統和磁場生成器。
26、在一個或多個實施方案中，所述至少一個光子能量源包括具有第一波長和第二波長的光源，以用于產生處于所述第一陣列狀態的所述多個原子中的所述至少一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種方法，其包括：
2.如權利要求1所述的方法，其中使所述多個原子演化包括在使所述原子中的至少一些經受光子能量之前，將處于所述第一陣列狀態的所述原子中的至少一些準備成其基態的塞曼子能級；以及
3.如權利要求1所述的方法，其中使所述原子中的所述至少一些經受光子能量包括施加具有兩種不同波長的光，其中所述兩種不同波長是大約420nm和大約1013nm，并且其中將所述原子中的所述至少一些轉變成所述激發態包括雙光子躍遷；以及
4.如權利要求1所述的方法，其中使所述原子中的所述至少一些經受光子能量包括施加兩個半π脈沖；以及
5.如權利要求1所述的方法，其中通過至少一個保持AOD(1600A)、空間光調制器SLM(2110)和光學晶格中的至少一個來生成所述保持阱陣列。
6.如權利要求1所述的方法，其還包括：
7.如權利要求6所述的方法，其中所述量子計算問題包括伊辛(Ising)問題和最大獨立集(MIS)優化問題中的至少一個。
8.一種系統，其包括：
9.如權利要求1所述的方法或權利要求8所述的系
10.如權利要求8所述的系統，其中所述激發源被配置成在使所述原子中的所述至少一些經受光子能量之前，將處于所述第一陣列狀態的所述多個原子中的所述至少一些激發成其基態的塞曼子能級；以及
11.如權利要求8所述的系統，其中所述至少一個光子能量源包括具有第一波長和第二波長的光源，以用于產生處于所述第一陣列狀態的所述多個原子中的所述至少一些的雙光子躍遷，其中所述第一波長是大約420nm并且所述第二波長是大約1013nm；以及
12.如權利要求8所述的系統，其中激發系統被配置成施加兩個半π脈沖；以及
13.如權利要8所述的系統，其中所述保持阱來源(1600A)包括至少一個保持AOD(1610A,1620A)、空間光調制器SLM(2110)和光學晶格中的至少一個。
...【技術特征摘要】
1.一種方法，其包括：
2.如權利要求1所述的方法，其中使所述多個原子演化包括在使所述原子中的至少一些經受光子能量之前，將處于所述第一陣列狀態的所述原子中的至少一些準備成其基態的塞曼子能級；以及
3.如權利要求1所述的方法，其中使所述原子中的所述至少一些經受光子能量包括施加具有兩種不同波長的光，其中所述兩種不同波長是大約420nm和大約1013nm，并且其中將所述原子中的所述至少一些轉變成所述激發態包括雙光子躍遷；以及
4.如權利要求1所述的方法，其中使所述原子中的所述至少一些經受光子能量包括施加兩個半π脈沖；以及
5.如權利要求1所述的方法，其中通過至少一個保持aod(1600a)、空間光調制器slm(2110)和光學晶格中的至少一個來生成所述保持阱陣列。
6.如權利要求1所述的方法，其還包括：
7.如權利要求6所述的方法，其中所述量子計算問題包括伊辛(ising)問題和最大獨立集(mis)優化問題中的至少一個。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A·基斯林·康特萊拉斯，H·博南，S·施瓦茨，H·J·萊文，A·奧莫蘭，M·D·盧金，V·武萊蒂克，M·恩德雷斯，M·格雷納，H·皮査勒，L·周，王勝濤，崔淳元，金東圭，A·S·齊布羅夫，
申請(專利權)人：哈佛學院院長等，
類型：發明
國別省市：
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