Ридберговский атом поймали в ловушку

Как и многие из нас, квантовые физики не любят идти на компромиссы. Вместо того, чтобы делать выбор между различными технологиями создания кубитов, они предпочли бы объединить двух лучших кандидатов: захваченные в оптическую ловушку ионы и водородоподобные ридберговские атомы. Шаг к достижению этой цели был недавно сделан исследователями из Стокгольмского университета. Им удалось перевести захваченный ион стронция в ридберговское состояние.

Схема эксперимента
Схема эксперимента

Захваченные в ловушку ионы в настоящее время являются одной из самых перспективных технологий создания кубитов для квантовых компьютеров. Их преимуществом является большое время жизни кубитов и низкое количество ошибок. Однако в ловушках сложно управлять системой связанных кубитов, поскольку при этом начинают двигаться все ионы, что нежелательно. Ионы же, находящиеся в ридберговском состоянии, в котором их единственный электрон вращается на очень большой орбите, за счёт этого электрона легко устанавливают связи со своими соседями. Однако, поймать ридберговский атом в ловушку совсем не просто.

Одним из возможных решений этой проблемы оказалось возбуждение уже захваченных ионов в ридберговские состояния. В этом случае, однако, сильные электрические поля, удерживающие атомы в ионной ловушке, могут двигать или даже отрывать слабо связанный с ядром электрон ридберговского состояния. Чтобы достичь желаемого ридберговского состояния, учёные применили двухфотонное возбуждение во встречных лазерных пучках. По сравнению с однофотонным возбуждением это позволило уменьшить возмущение, оказываемое на ион и его электрон. В результате ион переходил в состояние со сферически-симметричной орбиталью SS, которое не возмущалось квадрупольным полем ловушки.


Источник: Trapping a Rydberg Ion // Physics
Статья: Phys. Rev. X 7, 021038 (2017)

comments powered by Disqus