論文の概要: Direct Generation of an Array with 78400 Optical Tweezers Using a Single Metasurface
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.08222v1
- Date: Tue, 09 Dec 2025 04:01:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-10 22:28:07.802308
- Title: Direct Generation of an Array with 78400 Optical Tweezers Using a Single Metasurface
- Title（参考訳）: 単結晶を用いた78400光ツイーザアレイの直接生成
- Authors: Yuqing Wang, Yuxuan Liao, Tao Zhang, Ye Tian, Yujia Wu, Wenjun Zhang, Wei Zhang, Yidong Huang, Hui Zhai, Wenlan Chen, Xue Feng, Zhongchi Zhang,
- Abstract要約: 原子配列では、スケーラビリティは主に多数の光ツイーザを生成する能力によって制約される。
ここでは, 準曲面を用いた280時間280ドルの点を含む光ツイーザアレイの実験的生成を実証する。
準曲面は、多数のサブ波長位相制御画素を活用して入射光の波面を工学し、大規模なツイーザー生成と顕微鏡を必要とせずにミクロンスケールのスポットに直接焦点を合わせることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.715215819602772
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Scalability remains a major challenge in building practical fault-tolerant quantum computers. Currently, the largest number of qubits achieved across leading quantum platforms ranges from hundreds to thousands. In atom arrays, scalability is primarily constrained by the capacity to generate large numbers of optical tweezers, and conventional techniques using acousto-optic deflectors or spatial light modulators struggle to produce arrays much beyond $\sim 10,000$ tweezers. Moreover, these methods require additional microscope objectives to focus the light into micrometer-sized spots, which further complicates system integration and scalability. Here, we demonstrate the experimental generation of an optical tweezer array containing $280\times 280$ spots using a metasurface, nearly an order of magnitude more than most existing systems. The metasurface leverages a large number of subwavelength phase-control pixels to engineer the wavefront of the incident light, enabling both large-scale tweezer generation and direct focusing into micron-scale spots without the need for a microscope. This result shifts the scalability bottleneck for atom arrays from the tweezer generation hardware to the available laser power. Furthermore, the array shows excellent intensity uniformity exceeding $90\%$, making it suitable for homogeneous single-atom loading and paving the way for trapping arrays of more than $10,000$ atoms in the near future.
- Abstract（参考訳）: 実用的なフォールトトレラント量子コンピュータを構築する上で、スケーラビリティは依然として大きな課題である。
現在、主要な量子プラットフォームで達成される量子ビットの最大数は数百から数千である。
原子配列では、スケーラビリティは主に多数の光ツイーザを生成する能力に制約され、従来のアコスト光偏向器や空間光変調器を用いた技術は、$\sim 10,000$ tweezer以上の配列を生成するのに苦労する。
さらに、これらの方法は、光をマイクロメートルサイズのスポットに焦点を合わせ、システム統合とスケーラビリティをさらに複雑にする、追加の顕微鏡目的を必要とする。
本稿では,280ドル/280ドル/280ドル/280ドルの光ツイーザアレイを,既存のシステムに比べてほぼ1桁高い準曲面を用いて試作した。
準曲面は、多数のサブ波長位相制御画素を活用して入射光の波面を工学し、大規模なツイーザー生成と顕微鏡を必要とせずにミクロンスケールのスポットに直接焦点を合わせることができる。
この結果は、原子配列のスケーラビリティのボトルネックをツイーザー生成ハードウェアから利用可能なレーザーパワーにシフトさせる。
さらに、アレイは90\%$を超える優れた強度の均一性を示し、均一な単一原子の積み込みに適し、近い将来に10,000ドル以上の原子の配列をトラップする方法を舗装する。
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