图片说明：本实验是在极低压条件下的一个玻璃管中进行的，使用的是一根超细玻璃纤维和一束铯原子气体。使用激光和磁场将原子冷却至接近绝对零度（零下273摄氏度），这样原子将在玻璃纤维附近以气体形式聚集。然后使用两种不同频率的激光束来捕获纤维表面的原子。通过测量原子吸收谱线两旁其他光束的速度差，可以确定原子数。图片来源：Niels Bohr Institute

量子计算有很多神奇之处，使得研究人员期待通过它能打破数据处理的纪录，提高网络安全性，并发明改进的的雷达、飞机和空间系统。但在这些实现之前，我们需要在原子消失之前得到并读取它们。

日前，丹麦哥本哈根大学（University of Copenhagen）玻尔研究所（Niels Bohr Institute）的研究人员发明了一种新方法，这种方法可以捕获超薄玻璃纤维附近的原子，而同时这些原子是可控的。他们的这一研究成果发表于2015年1月的Physical Review Letters上。

研究人员在研究所的量子光学实验室中开展此实验，这是一个不受汽车震动干扰的地下建筑。在此实验室中，研究人员开展了一系列的量子光学的超灵敏实验。

玻尔研究所量子光学研究小组的副教授Jürgen Appel说：“实验中，我们使用了一根直径约为0.5微米的超细玻璃纤维（相当于一根毛发的百分之一）。”实验中，此玻璃纤维周围的铯原子被捕获，同时被冷却至约为绝对零度（约为100微开尔文或零下273摄氏度）。

研究人员解释道，当光通过玻璃纤维时，由于纤维要比光的波长还要薄，因此光会沿着表面传输。因此，在纤维表面能捕获到光和原子的强相互作用。

Appel说：“我们还研发了一种能测量原子数目的方法。我们分别将两束不同频率的激光通过玻璃纤维，如果纤维中不含有原子，则两个光束的传播速度相同。”

他补充道：“而事实上，原子对两种频率光的影响程度不同，测量原子吸收谱线两旁其他光束的速度差，我们可以得到纤维内的原子数。结果表明，我们已经能够捕获2500个原子，其中不确定的仅为8个原子。”

该研究的作者也觉得结果非常好，他还说，如果没有此技术，研究人员则必须使用共振光（或者原子吸收的光），使光子发生散射，无法捕捉原子。而本文提出的这一新方法将使得他们能很好地测量并控制原子，其中只有14%的原子逃逸。

Appel总结道：“我们的分辨率只会受自然量子噪声（激光自身的最小波动）的限制，即我们的方法同样适用于沿着纤维的原子纠缠态。这一原子和光强相互作用的纠缠体系在未来的量子计算机领域将有着广泛的应用前景。”

美国物理学会（American Physical Society，APS）Michael Schirber说，这一微创技术能很好地控制原子数目，其不确定度仅为其他方法的1/10。他还说道，在光学晶格中捕获的原子可用来制备非常精确的原子钟和量子计算机。

英文来源: http://www.redorbit.com/news/technology/1113308603/researchers-capture-control-atoms-for-quantum-computers-010615/

（来源：科学之家）

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