量子计算技术突破 - 美国哥伦比亚大学团队提出并验证了一种可扩展的中性原子阵列技术，为构建超过10万个量子比特的量子计算机奠定基础 [1] - 目前最先进的量子计算机约有1000个量子比特，该技术旨在将量子比特数量提升两个数量级以上 [1] - 研究团队在实验中俘获1000个锶原子，并验证该方法可在原理上扩展至10万个以上 [1] 中性原子平台优势与挑战 - 中性原子阵列是构建量子计算机的新兴平台，原子在量子计算中具有天然优势，可稳定呈现量子叠加和纠缠等特性 [1] - 原子彼此完全一致，无需像固态量子比特那样进行校准与同步 [1] - 技术难点在于如何实现大规模精确操控 [1] 传统光镊技术的局限性 - 过去科学家通常利用空间光调制器或声光偏转器生成光镊阵列来俘获原子 [1] - 单个光镊是一束高度聚焦的激光，可将单个原子固定在焦点上，但相关设备复杂、体积庞大，限制了阵列规模 [1] 超表面光镊技术创新 - 研究首次将光镊与超表面技术结合，超表面像素尺寸小于200纳米，远低于所操控的520纳米激光波长 [1] - 超表面可在无需额外光学系统的情况下同时生成成千上万个聚焦点，相当于在同一平面上集成了成千上万个微型透镜 [1] - 超表面由氮化硅和二氧化钛制成，可承受超过2000瓦/平方毫米的激光强度，约为地表太阳光的100万倍 [2] 实验成果与规模 - 实验中构建了多种高度均匀的二维原子阵列 [2] - 团队制备了一块直径3.5毫米，包含超过1亿个像素的超表面，可生成600×600阵列，总计36万个光镊 [2] - 该技术生成的光镊阵列规模比现有技术提升两个数量级 [2] 潜在应用领域 - 该技术不仅有望推动大规模量子计算发展 [2] - 还可应用于量子模拟和高精度光学原子钟等中性原子量子技术 [2]

量子光学技术突破 - 美国哈佛大学研究人员开发出新型光学器件"超表面"，可在单一平面上完成复杂量子操作 [1] - 超表面可同时承担多种传统光学元件功能，解决光子量子信息处理领域体积庞大、组件繁多的扩展性难题 [1] - 光子具有高速、抗干扰特性，是常温下高速传输信息的有力候选者 [1] 超表面技术原理 - 超表面厚度达纳米级，表面布满比光波波长还小的微纳结构，能精准调控光的相位、偏振等属性 [2] - 研究团队引入图论对多光子干涉路径建模，将抽象图转化为超表面上纳米结构布局 [2] - 超表面设计将传统复杂量子光学系统"浓缩"为微型平台，提升系统稳定性和抗干扰能力 [2] 技术优势与应用前景 - 一体化设计大幅减少光学损耗，对保持量子信息完整性至关重要 [2] - 装置可通过现有半导体制造工艺批量生产，未来有望实现低成本、可复制的量产模式 [2] - 技术不仅推动常温量子计算机和通信网络发展，也可能在量子传感、基础科研等领域带来新工具 [2]