囚禁离子的多站点集成光学寻址

提升量子计算机与量子传感器性能的最有效途径之一是增加系统中量子比特或量子资源的数量。对于囚禁离子系统，实现该目标必须解决的一个主要技术挑战是扩展向众多独立离子传输光信号的能力。本文中，我们展示一种采用波导与多模干涉分束器的方法，通过传输全量子比特控制所需的所有波长，在表面阱中光学寻址多个$^{171}\textrm{Yb}^+$离子。利用集成波导传输多普勒冷却、态制备、相干操作与探测所需的光，我们在E2钟跃迁上测量了超精细谱与Rabi振荡。我们描述了使用分束器以每波长单一光输入寻址多个离子，并用以演示在 distinct 囚禁位点发生的两个不同跃迁上的同时Rabi振荡。该工作是实现用于原子钟与囚禁离子量子信息系统的可扩展集成光子学的重要一步。