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核自旋和光钟量子比特的混合原子镊子阵列
虽然具有长相干时间的数据量子比特对于量子信息的存储至关重要，但辅助量子比特对于容错量子计算的量子纠错 (QEC) 至关重要。光镊阵列的最新发展，例如大规模量子比特阵列的制备和高保真门操作，为实现 QEC 协议提供了潜力，而下一个重要挑战之一是控制和检测辅助量子比特，同时尽量减少原子损失和串扰。在这里，我们介绍了由双同位素镱 (Yb) 原子阵列组成的混合系统的实现，其中我们可以利用费米子 171 Yb 的核自旋量子比特作为数据量子比特，利用玻色子 174 Yb 的光时钟量子比特作为辅助量子比特，具有无损量子比特读出能力。我们评估了量子比特之间的串扰对 174 Yb 成像光的核自旋量子比特相干性的影响。对于 174 Yb 的 Hahn 回波序列，使用 399 nm 探针和 556 nm 冷却光束，我们观察到在 20 ms 曝光下保留了 99.1 (1.8)% 的相干性，产生了 0.9992 的鉴别保真度和 0.988 的生存概率。使用 556 nm 探测光束的 Ramsey 序列对相干性的影响可以忽略不计，这表明未来低串扰测量可能会有所改善。这一结果凸显了混合 Yb 原子阵列在基于辅助量子比特的 QEC 协议的中路测量中的潜力。
基于薄膜氮化镓 (GaN) 的声流体镊子
志勇、苍怀兴和杨鑫 2020. 基于薄膜氮化镓 (GaN) 的声流体镊子：建模和微粒操控。超声波 108，106202。10.1016/j.ultras.2020.106202
瞬态声场辐射力的数值模拟：应用于激光制导声镊
声辐射力 (ARF) 是由声波产生的稳定力，是实现微物体操作的一种便捷方式，例如微样本分离 [1-3] 和富集 [4]、细胞分选 [5,6] 和单细胞操作 [7]。与使用时间周期声场相比，使用脉冲和波列等瞬态激励可以实现更精确的操作 [1-7]。首先，脉冲声操作受瑞利声流的干扰较小 [8,9]，因为辐射力比声流建立得快得多 [10,11]。其次，使用声波包可以定位声干涉图样，从而控制声捕获区域的空间范围 [12]。事实上，驻波比行波施加了大得多的辐射力（在小颗粒极限内），激光制导声镊（LGAT）[13] 利用这种干涉原理，创造了一种混合辐射力景观，该景观将高振幅压电声场（强，Z 场）和光图案光生声场（弱，L 场）耦合在一起。混合场保留了 L 场的空间信息和 Z 场的强度。
用于光镊的 DNA 附着载玻片制备
摘要 我们的研究团队 ISLAND CURE 是一个由教授和本科生组成的多学科团队，其目标是在有限的预算内设计和制造用于进行生物测量的仪器。我们正在设计的仪器之一是光镊，这是一项获得诺贝尔奖的技术，能够使用激光束捕获微观和亚微观粒子。使用 1064 nm 光束，我们将使用珠子捕获单链 DNA，这将使我们能够对 DNA 施加微小的力。这个实验将使我们更好地了解受损 DNA 上的力量；特别是导致突变和癌症的损伤。有了这些知识，我们的目标是能够深入了解诱变和癌症的发展，以及理想情况下如何治疗和预防它们。我们的工作是找到一种方法来准备一个载玻片，其中可以附着单个 DNA 片段，以便在倒置显微镜装置中使用。
哈伯德晶体中的光镊可编程二维量子行走......
量子行走为设计量子算法提供了一个既直观又通用的框架。为了充分利用这些行走的计算能力，重要的是能够以编程方式修改行走器遍历的图形，同时保持一致性。我们通过将光镊提供的快速可编程控制与光学晶格的可扩展、均匀环境相结合来实现这一点。利用这些工具，我们研究方格上单个原子的连续时间量子行走，并使用这些行走进行空间搜索的原理验证演示。当扩展到更多粒子时，所展示的功能可以扩展到研究量子信息科学中的各种问题，包括使用具有更高连通性的更大图形执行更有效的空间搜索版本。
超表面透镜光镊中的单原子捕获
单个被捕获的中性原子阵列是量子模拟、计算和计量的一个新兴平台[1-3]。通过与捕获离子类似的从头控制，可以制备和纠缠单个原子[4-6]，并且越来越有望实现可扩展的量子计算[7-9]。然而，实用的量子计算需要在降低错误率和增加量子比特数方面取得实质性进展。中性原子阵列面临的一个突出挑战是开发可扩展的多功能光学元件，以实现超精细态和里德堡激发的选址操控，在受限环境中操作，并实现低散射和串扰。在离子阱实验中，长期以来在开发集成光学元件方面的努力已经提高了并行性和寻址能力[10-12]。中性原子需要类似的轨迹，并有许多独特的要求。例如，对单个中性原子的控制在很大程度上依赖于光势来捕获，无论是在晶格中还是在紧密聚焦的激光束阵列中，这被称为光镊。
光镊（Phys498：EBP，2020 年春季）
光或电磁波是一种迷人的自然现象。它让我们能够看到从遥远星系到单个分子的所有事物。它还可以加热我们的食物，帮助我们进行交流和几乎即时的信息传递（以光速，即 3 x 10 8 米/秒）。光还带有动量，因此会对物体施加力。如果你用手电筒照射一枚硬币，硬币就会感受到光的力。但是，这种力非常小，只有皮牛顿 (pN) 的数量级。因此硬币不会移动。但如果物体也非常小，只有微米数量级呢？这正是 20 世纪 70 年代贝尔实验室的亚瑟·阿什金 (Arthur Ashkin) 试图研究的东西。他发现，紧密聚焦的光束实际上可以吸引附近强度较低的区域的粒子。捕获力与光的强度成正比，校准后，你可以看到物体移动并最终“停滞”。因此，他发明了第一个光镊（或称陷阱），并因此获得了 2018 年诺贝尔物理学奖（享年 96 岁！）。现在，它被广泛应用于许多物理和生物物理实验室，用于捕获从原子到生物细胞的任何东西（请参阅本报告末尾的参考资料）。