近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在離子阱量子信息研究方面取得進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了基于緊聚焦光偏振梯度的高保真離子糾纏門。該方案簡(jiǎn)化了當(dāng)前的糾纏門操作配置，且與離子光鑷架構(gòu)兼容，對(duì)于大規(guī)模離子阱量子計(jì)算具有重要意義。

　　近年來，國際上提出了利用緊聚焦光鑷陣列調(diào)控離子聲子譜的方法來解決聲子串?dāng)_問題，但在光學(xué)尋址的離子阱量子計(jì)算機(jī)中展示光鑷門仍面臨挑戰(zhàn)。

　　研究團(tuán)隊(duì)提出了基于光學(xué)馬格努斯效應(yīng)的量子糾纏門方案——類似于流體中的馬格努斯效應(yīng)，自旋離子在聚焦的光流（光鑷）中會(huì)受到橫向（垂直于光傳播方向）的力。該方案利用緊聚焦激光的橫場(chǎng)梯度分布，依賴離子狀態(tài)的推動(dòng)效應(yīng)，在離子間建立量子糾纏。這一方法摒棄了傳統(tǒng)的復(fù)雜對(duì)向激光束配置，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)裝置，降低了操作的復(fù)雜性。團(tuán)隊(duì)在鐿離子阱兩離子鏈中實(shí)現(xiàn)了高達(dá)98.7%的貝爾態(tài)保真度，在四離子鏈中的貝爾態(tài)保真度超過了97.2%。這一量子門具有高保真度的特性，理論上可達(dá)到99.99%以上的保真度。團(tuán)隊(duì)同時(shí)分析了實(shí)驗(yàn)中退保真度的主要來源，有望將保真度提升一個(gè)量級(jí)以上。

　　這項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新之處在于其與光鑷門的良好兼容性。光鑷操作本身就是橫向運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化了光路配置，提升了光鑷門方案的實(shí)驗(yàn)可行性，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、可擴(kuò)展的離子阱量子計(jì)算提供了更簡(jiǎn)潔、更靈活的路徑。

　　相關(guān)研究成果作為編輯推薦文章，發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。

光偏振梯度離子糾纏門示意圖