量子电脑的运算能力虽强,但如何精准控制与观测那些微小的「量子比特」(Qubits),一直是科学界的巨大挑战。义大利第里雅斯特大学(University of Trieste)与国家光学研究所(CNR-INO)组成的 ArQuS 实验室完成了一项标志性突破:研究团队首次在义大利境内实现了对单个??(Ytterbium)原子的超高速、高精密成像。这项发明如同为量子世界装上了「微秒级闪光灯」,将大幅加速新一代中性原子量子电脑的规模化发展。
传统观测单个原子的方式,通常需要较长的曝光时间来收集光子,但这会产生一个严重的??作用:光线会传递能量给原子,导致原子受热、晃动,最终从科学家用来抓住原子的光镊(Optical Tweezers)中逃脱。
ArQuS 实验室采取了一种截然不同的策略,他们利用极短且强烈的微秒级萤光脉冲(仅几百万分之一秒),在原子还来不及变热移动之前,就捕捉到清晰的影像。研究人员 Alessandro Muzi Falconi 形象地解释:「这就像使用强力的相机闪光灯,虽然光线很强,但时间极短,原子获得的能量不足以让它脱离光学陷阱。」成像後,系统会立即进行快速冷却,确保超过 99.5% 的原子能被保留并重复使用。