基于光学纳米光纤上包含100多个可单独寻址原子阵列的光纤量子接口
量子物理
2026-03-24 v1
摘要
将光镊捕获的单原子可单独寻址阵列的可扩展性与纳米光子波导提供的高效光-物质接口相结合，一直是基于原子和光子的量子技术中长期存在的挑战。在此，我们在直径为310 nm的光学纳米光纤中引导的光子与平均包含155个可单独寻址原子的阵列之间实现了量子接口。利用空间光调制器和数值孔径（NA）为0.45的物镜，单个铯原子被捕获在纳米光纤上具有微米级陷阱尺寸的200个光学光镊点组成的一维阵列中。通过同一物镜将激发激光束聚焦到与陷阱尺寸相当的光斑大小，并沿纳米光纤进行空间扫描，实现了对单个原子的寻址。我们通过对引导荧光的关联测量，确认了单个捕获位点的单原子性质，观察到强烈的光子反聚束效应，。在无主动冷却且原子-表面距离为670 nm的条件下，我们测量到的陷阱寿命为几百毫秒，最大值为460 ms，这比之前的纳米光纤陷阱提高了一个数量级。该平台为原子-光子接口开辟了一个新领域，为可扩展的分布式量子计算和量子网络，以及在波导QED中探索具有可单独寻址原子的集体辐射效应铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2603.21812,
title = {Fiber-optic quantum interface with an array of more than 100 individually addressable atoms on an optical nanofiber},
author = {Mitsuyoshi Takahata and Jameesh Keloth and Takashi Yamamoto and Ken-ichi Harada and Shigehito Miki and Takao Aoki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.21812},
year = {2026}
}