德國MPL光學研究所精確定位單個稀土離子

近日，馬普量子光學研究所（MPL）的專家團隊於近期首次成功在晶體中精確定位單個稀土離子，並准確測量了其量子力學的能量狀態。這一研究使得在離子中存儲量子信息成為可能，將對未來量子計算機的研發產生重大貢獻。

世界範圍內，很多學者都在研究構建未來的量子計算機的模塊。其中，量子系統是關鍵要素，量子點或光吸收缺陷（色心）是目前許多研究者關注的焦點。但是，稀土離子發出的光非常小，很難被檢測到。借助精密激光和顯微鏡技術，專家們經過六年多的深入研究，在矽酸釔晶體中把3價鐠離子（Pr3+）精確定位在幾納米，並以前所未有的精度測量了其光學特性。

科學家們用激光來激發晶體中的單離子，並觀察他們如何在一段時間之後以光線的形式再次放出能量。由於稀土離子受晶體的熱學和聲學振動影響不強烈，其部分能量狀態異常穩定，需要一分多鐘才回到基態，這比大多數今天研究的量子系統時間長數百萬倍。量子信息存儲在一個原子或離子的不同能量狀態時，鐠離子可作為量子計算機的存儲器。


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