利用近场微波控制实现Ca-43量子比特的高保真空间与偏振寻址

量子比特的单独寻址对于可扩展量子计算至关重要。空间寻址允许无限数量的量子比特共享同一频率，同时支持任意并行操作。我们展示了利用集成微波电极的微加工表面阱中，对位于不同区域（相距 $960\mu$m）的长寿命 $^{43}\text{Ca}^+$ “原子钟”量子比特进行寻址。此类区域可构成大规模量子信息处理器“量子CCD”架构的一部分。通过在一个区域内相干抵消微波场，我们测量到被寻址与未被寻址量子比特之间的拉比频率比高达1400，由此计算出未被寻址离子在量子比特跃迁上的自旋翻转概率为 $1.3\times 10^{-6}$。此时非共振激发成为主要误差过程，约为 $5 \times 10^{-3}$。可通过在更高磁场下工作或通过微波场的偏振控制来防止该误差。我们实现了误差为 $2 \times 10^{-5}$ 的偏振控制，若与空间寻址结合，足以将非共振激发抑制到 $\sim 10^{-9}$ 水平。这种偏振控制还可实现快速的微波操作。