在数微米距离上对相邻测量期间量子比特的保护

保护量子对象免受来自其环境的不可逆意外测量，对于受控量子操作是必要的。若必须同时测量或重置邻近对象的量子态（如量子纠错中），这变得尤其具有挑战性或不可行。在原子系统——最成熟的量子信息处理平台之一——中，当前保护量子比特免受共振激光驱动的相邻测量影响的尝试浪费了相干时间或额外量子比特等宝贵实验资源，并引入额外误差。在此，我们展示了在数微米距离上，当邻近的“过程”量子比特被重置或测量时，对“资产”离子量子比特的高保真度保护。在过程量子比特被重置时，我们实现了资产量子比特意外测量概率 $< 1\times 10^{-3}$；在对同一邻位施加探测光束进行实验已证实的快速探测时，概率 $< 4\times 10^{-3}$，距离为$6\ \rm{\mu m}$或四倍寻址高斯光束腰斑。这些低概率对应于资产量子比特量子态的保真度高于$99.9\%$（态重置）和$99.6\%$（态测量）。我们的结果得益于寻址光束的精确波前控制，同时将单个离子用作光学像差的量子传感器。我们的工作展示了原位态重置与测量操作的可行性，为提升量子处理器的速度与能力（如模拟测量驱动的量子相和实现量子纠错）奠定基础。