用于钡离子光学量子比特的可扩展窄线宽高功率激光器

激光线宽在确保离子阱量子处理器和光学钟的高保真度方面起着关键作用。随着量子计算在量子比特数量上的扩展，对具有超窄线宽的高功率激光的需求变得迫切，利用光纤放大器成为满足这些要求的有前景的方法。本研究探讨了掺铥光纤放大器（TDFAs）作为解决囚禁钡离子量子比特中光学量子比特跃迁的可行方案的有效性。我们证明，通过在量子比特上执行高保真门同时引入最小的强度噪声，TDFAs不会显著展宽种子激光器的线宽。我们采用Voigt拟合方案结合延迟自外差方法独立精确测量线宽，并通过囚禁钡离子的四极光谱学证实了我们的发现。我们的结果显示，使用这两种方法分别得到线宽值为$160 \pm 15$ Hz和$156 \pm 16$ Hz，强调了测量技术的可靠性。两种方法之间的微小差异可归因于TDFA中的放大自发发射或外差设置延迟线内1/f噪声的影响。这些结果有助于加深我们对离子阱量子计算背景下激光线宽控制的理解，并将窄线宽、高功率可调谐激光器的可用性扩展到C波段之外。