武漢物數所在單原子量子態操控方面取得新進展

　　近日，中科院武漢物理與數學研究所冷原子物理詹明生研究組在單原子量子態操控方面取得新進展：實驗中首次將Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)脈沖時序擴展到單原子領域，演示了其對單原子量子比特退相干具有高效的抑制作用，為在單原子及單原子陣列中進行量子信息處理和精密測量提供基礎和參考。該項研究結果已發表于美國光學學會期刊Optics Express[21 (26), 32130-32140 (2013) ]。

　　微型光阱中單原子的囚禁與操控為研究少體物理量子模擬、量子信息處理以及精密測量等提供一個理想的實驗平臺。在這些研究過程中，單原子量子比特的退相干會引起攜帶信息的丟失，并限制測量的精度。量子退相干是由量子體系和周圍環境的耦合引起的，可以采用多脈沖的動力學退耦合技術進行抑制。其中之一為CPMG脈沖時序，起源于核磁共振領域，并在其他多種體系中得到應用。

　　研究組成員尉石、許鵬等人首次將該脈沖擴展到單原子領域，展示出對退相干的高效抑制作用。實驗中演示了采用n=6的CPMG脈沖后，環境的高頻噪聲和低頻噪聲均被有效抑制，相干時間提高到自旋回波過程的三倍。對比于原子系綜，在單原子體系中由于不存在原子間碰撞所引起的噪聲，CPMG脈沖時序的抑制效果更加顯著。以此工作為基礎，可設計并實現基于單原子操控的量子信息處理和精密測量等實驗。

　　該項目得到了“量子調控”國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金和中國科學院的支持。