量子電腦的運算能力雖強,但如何精準控制與觀測那些微小的「量子比特」(Qubits),一直是科學界的巨大挑戰。義大利第里雅斯特大學(University of Trieste)與國家光學研究所(CNR-INO)組成的 ArQuS 實驗室完成了一項標誌性突破:研究團隊首次在義大利境內實現了對單個鐿(Ytterbium)原子的超高速、高精密成像。這項發明如同為量子世界裝上了「微秒級閃光燈」,將大幅加速新一代中性原子量子電腦的規模化發展。
傳統觀測單個原子的方式,通常需要較長的曝光時間來收集光子,但這會產生一個嚴重的副作用:光線會傳遞能量給原子,導致原子受熱、晃動,最終從科學家用來抓住原子的光鑷(Optical Tweezers)中逃脫。
ArQuS 實驗室採取了一種截然不同的策略,他們利用極短且強烈的微秒級螢光脈衝(僅幾百萬分之一秒),在原子還來不及變熱移動之前,就捕捉到清晰的影像。研究人員 Alessandro Muzi Falconi 形象地解釋:「這就像使用強力的相機閃光燈,雖然光線很強,但時間極短,原子獲得的能量不足以讓它脫離光學陷阱。」成像後,系統會立即進行快速冷卻,確保超過 99.5% 的原子能被保留並重複使用。