スタンフォード大学、並列原子アレイインターフェース用キャビティアレイ顕微鏡を開発

スタンフォード大学の研究者たちは、ジョナサン・サイモン氏とアダム・ショー氏率いる物理学チームにより、個々のニュートラルアトム量子ビットの高速・並列読み出しを可能にするキャビティアレイ顕微鏡を開発しました。このシステムは、自由空間光学キャビティアーキテクチャとキャビティ内レンズを採用し、40以上の光学モードからなる二次元アレイを生成します。各モードは単一の原子と強く結合しています。このアプローチにより、単一のグローバルキャビティモードでアトムアレイ全体をインターフェースするという以前のボトルネックが解消され、ナノフォトニック素子なしでサイト分解能でのデータ抽出が可能になります。

技術アーキテクチャは、マイクロレンズアレイ（MLA）を組み込んだマクロスケール共振器（約34cm）を含み、ビーム軌道を安定させ、個々の原子に光を強く集光します。原子平面での入力ビームを縮小することで、システムは1を超えるピーク協調度を達成しつつ、標準的な光ピンセットの形状に対応するミクロンスケールのモードウエストと間隔を維持します。この設計により、ミリ秒単位での高速、非破壊、並列読み出しが可能になり、実験結果では隣接するキャビティモード間のクロストーク相関が1%未満であることが示されています。