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《當(dāng)原子開(kāi)始“排隊(duì)跳舞”：Santec 空間光調(diào)制器SLM在中性原子量子計(jì)算里的神秘力量》

訊石光通訊網(wǎng)   發(fā)布時(shí)間:2025/12/8 9:55:37  編者:iccsz
摘要：Santec空間光調(diào)制器以其高相位穩(wěn)定性、高功率耐受及高分辨率性能，成為構(gòu)建大規(guī)模中性原子量子計(jì)算平臺(tái)中光鑷陣列的核心組件。

  ICC訊 在中性原子量子計(jì)算的世界里，原子們通常都很乖：排隊(duì)站好、聽(tīng)激光指令、執(zhí)行量子邏輯……

  但要讓它們形成任意隊(duì)形、精準(zhǔn)跳舞？

  沒(méi)有一臺(tái)好用的空間光調(diào)制器 SLM（Spatial Light Modulator）是不行的。


圖1. Santec SLM-300高功率空間光調(diào)制器

  今天我們來(lái)聊聊，為什么越來(lái)越多實(shí)驗(yàn)室把 Santec SLM 當(dāng)成光鑷系統(tǒng)的“隱藏 MVP”。

  一、相位穩(wěn)不穩(wěn)，決定原子聽(tīng)不聽(tīng)話 ??

  Santec 殺手锏①：模擬尋址帶來(lái)的高相位穩(wěn)定

  SLM 在中性原子平臺(tái)中是“光場(chǎng)畫筆”。

  隊(duì)形畫不好，原子就不聽(tīng)話；相位不穩(wěn)定，量子保真度就下降。

  Santec 采用模擬尋址技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了極高的相位穩(wěn)定度：

  不抖、不飄、不亂跳。


圖2. 超高相位穩(wěn)定度：～0.002π rad.

  二、高功率？Santec 是認(rèn)真扛的??

  殺手锏②：水冷，定制的高功率耐受LCOS芯片，高招齊出

  下一代大規(guī)模中性原子量子計(jì)算應(yīng)用，——光鑷的總激光功率提高數(shù)十上百倍

  而 Santec 的 SLM 則提供：

  · 200 W 的型號(hào)，足以覆蓋主流要求

  · 1000 W（1064 nm）更高功率級(jí)型號(hào)

  對(duì)于未來(lái)使用數(shù)百瓦激光的光鑷陣列的需求，這點(diǎn)尤其關(guān)鍵。

圖3. 3240個(gè)原子的大規(guī)模原子陣列裝載和熒光成像情況[2]

  三、1024 灰階，讓光場(chǎng)“雕刻”更細(xì)膩 ?

  殺手锏③：10-bit（1024灰階）高相位分辨率

  更高的相位分辨率帶來(lái)什么？

  · 光場(chǎng)補(bǔ)償更平滑

  · 光鑷陣列更均勻

  · AC-Stark 位移更精準(zhǔn)

  · 量子操作保真度更高

圖4. Santec SLM-200空間光調(diào)制器

  四、實(shí)驗(yàn)友好：USB 即插即用 + 完整 SDK ??

  許多 SLM 給人的第一印象是“操作復(fù)雜”。

  Santec 在易用性上非常下功夫：

  · USB 模式：脫離系統(tǒng)依賴，可即插即用

  · 一臺(tái)電腦可同時(shí)控制多臺(tái) SLM

  · 提供 SLMSuite 等完善 SDK，Python / C++ / LabVIEW 均可用

  對(duì)于實(shí)驗(yàn)室，意味著：

  “把精力放在量子問(wèn)題上，而不是驅(qū)動(dòng)問(wèn)題上?！?/strong>

  五、多波段兼容：一臺(tái)搞定

  中性原子體系涉及從冷卻、成像到光鑷的多種波長(zhǎng)。Santec 提供多種鍍膜方案：

  · 450–1600 nm 的寬譜型號(hào)（覆蓋 Rb / Cs / Sr 的主流需求）

  · 365–550 nm 的紫外耐受型號(hào)

  對(duì)于要在不同波段做光場(chǎng)整形的用戶來(lái)說(shuō)，一臺(tái) SLM 就能覆蓋多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

圖5. 450 – 1600 nm寬帶AR鍍膜的反射率 (angle: 0 degree).

  六、三位典型用戶，三種真實(shí)場(chǎng)景

  1）用戶A：大型中性原子平臺(tái)

  · 7 臺(tái) SLM-200

  · 1 臺(tái) SLM-300

  · 多個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中使用

  關(guān)鍵詞：可靠性、高相位穩(wěn)定性、繼續(xù)擴(kuò)展

  2）用戶B：Rb 原子創(chuàng)新研究

  · 用于 AC-Stark 位移、任意排布

  關(guān)鍵詞：相位穩(wěn)、易編程、準(zhǔn)備采購(gòu)

  3）用戶C：千原子量級(jí)系統(tǒng)規(guī)劃

  · 靜態(tài)光鑷陣列功率 200 W

  關(guān)鍵詞：SLM-300 高耐功率 + 穩(wěn)定性，未來(lái)計(jì)劃測(cè)試

  結(jié)語(yǔ)：當(dāng)原子乖乖聽(tīng)話，量子實(shí)驗(yàn)也更好做了

  在中性原子量子計(jì)算的體系里，SLM 早已從“光場(chǎng)輔助工具”變成“陣列構(gòu)建核心”。

  而 Santec SLM 以：

  · 高相位穩(wěn)定

  · 高功率承受能力

  · 高相位分辨率

  · 寬譜覆蓋

  · USB 友好模式

  · 完整 SDK

  成為越來(lái)越多實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建量子平臺(tái)時(shí)的優(yōu)先選擇。

  如果你正在搭建光鑷陣列、擴(kuò)容量子比特、提升操控保真度——

  Santec SLM 或許就是你實(shí)驗(yàn)中需要的那塊“關(guān)鍵拼圖”。

  參考資料

  1. https://www.santec.com.cn/products/components/slm/ ，Santec 空間光調(diào)制器

  2. Chiu, NC., Trapp, E.C., Guo, J. et al. Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system. Nature 646, 1075–1080 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09596-6

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