滑铁卢大学量子计算研究所 (IQC) 的研究人员开发了一种新技术，可以使用激光控制由化学元素钡制成的单个量子位。这一突破是实现量子计算机功能的关键一步。
新技术采用薄玻璃波导以前所未有的精度分割和聚焦激光束。每个聚焦激光束都可以独立调节，从而可以可靠地操纵各个量子位。以前的方法无法达到这种控制水平。
新技术的主要优势之一是其限制串扰的能力，串扰是指相邻离子之间的干扰。研究人员能够将串扰降至仅 0.01% 的相对强度，使其成为量子界中最好的串扰之一。这意味着激光束可以瞄准特定离子，而不会影响其邻居。
研究人员重点研究了钡离子，它具有合适的能态，可以用作量子位的零能级和一能级。与其他原子类型不同，可以使用可见绿光而不是更高能量的紫外线来操纵钡离子。这使得研究人员能够利用以前无法用于紫外波长的商用光学技术。
该团队开发了一种波导电路，可将单个激光束分成 16 个不同的光通道。然后，每个通道被发送到其自己的基于光纤的调制器，对每个激光束的强度、频率和相位进行单独控制。然后使用一系列光学透镜将激光束聚焦到狭窄的间距。
研究人员通过精确的相机传感器监控每束激光束，证实了它们的精确聚焦和控制。这种高精度的灵活控制系统在学术界和工业界树立了新标准。
这项研究的最终目标是构建钡离子量子处理器，因为离子是相同的天然量子位，不需要制造。现在的重点是寻找有效控制这些离子的方法。
